Широкополосный раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь

 

Ф. ;1 ил пятен- пс .се., О П

ИЗОБРЕТЕН ИЯ ii1738195

Союз Советсиик

Социалистически к

Реслублик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕазЬСТВУ (6l ) |кополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 29. 11.78 (2 | ) 2689448/18-10 (51)М. Кл. с нрисоединеиием заявки №

Н 04 R 17/00

G 01 } | 29/04

В 06 В 1/06 (53) УДК 534.232 (088.8) Гввударстввнный квинтет. СССР на делазв изобретений и открмтий (23 } Приоритет

Опубликоваио30.05.80. Бюллетень ¹20

Дата опубликования описания 04,06.80 (72) Автор изобретения

И. В. Королев (7I) Заявитель (54) ШИРОКОПОЛОСНЪ|Й РАЗДЕЛЬНО-СОВМЕШЕННЫЙ

ПЬ ЕЗОЭЛЕК ТРИЧЕСКИ Й ПР ЕОБРА ЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для излучения и приема ультразвуковых сигналов в и ироком диапазоне истот и длительностей, вплоть до наносекундной в различной ультразвуковой аппаратуре, в частности в измерительных и дефектоскопических приборах, Известен совмещенный широкополосный пьезопреобразователь, обладающий осевой .

«10 симметрией своих диаграмм направленности, используемый, в частности, в ультразвуковой дефектоскопической аппаратуре и содержащий пьезоэлемент и два электрода нанесенные на его плоскую и сфе15 рически вогнутую поверхности.

Известен также раздельно-совмещенный широкополосный пьезопреобразователь, содержащий излучатель и приемник, разделенные экраном.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является широкополосный раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь, со2 держащий цилиндрический пьезоэлемент с системой рабочих электродов, между которыми выполнена шелевая прорезь.

Недостатком известного устройства является низкая фронтальная разрешающая способность, обусловленная тем, что поперечные размеры излучаемого пучка ультразвука соизмеримы с диаметром пьезоэлемента, и акустические оси в режимах излучения и приема не совпадают.

Белью изобретения является повышение фронтальной разрешающей способности преобразователя.

Поставленная цель достигается тем, что шелевая прорезь в пьезоэлементе выпОлиена кольцевой формы с фасками у основания пьезоэлемента и соосной с ним, а система рабочих электродов нанесена на основание пьезоэлемента и на внутренние цилиндрические поверхности кольцевой шелевой прорези.

На чертеже представлена конструкция предложенного пьезопреобразователя.

Пьезопреобразователь содержит пьв зоэлемент 1 с кольцевой шепевой прорезью

2 и систему рабочих электродов 3, 4, 5, нанесенных на основание пьезоэпв- ° мента и на внутренние цилиндрические поверхности шелевой прорези.

Глубина щелевой прорези 2 с эпэктродом 5 влияет на степень экранироваиия и должна быть не менее радиуса кругового электрода 4 . Для уменьшения диа метра излучаемого пучка ультразвуковых колебаний необходимо увеличить диаметр изпучаюшей поверхности с электродом 3, Шепевую прорезь 2 можно вы полнить минимальной с точки зрения тех- 15 нологии ширины, поскольку степень экранирования от этого пв зависит.

При изготовлении пьеэопреобразователя на основание пьезоэлемента со шелью наносится тем ипи иным способом UHJIoIL 0 ная металлизация, а электроды получаются в результате снятия узких фасок по всему периметру каждого края шелевой прорези 2, Ширина фаски должна быть минимально возможной, удовлетворяюшей условиям электрической прочности.

Если тело пьезоэлемента выполнить в виде конуса, то все ультразвуковые колебания, излучаемые в объем пьезопреобразователя, поглошаются в конусе и не возврашаются в виде акустических помех к излучающей поверхности. Это депает преобразователь способным прозвучивать значительно большие глубины, ограниченные лишь чувствительностью приемной аппаратуры, Преобразователь работает следующим образом.

Электрическое напряжение, возбуждаюшее преобразователь, подается на эпек- 40

I трод 3 и находящийся s шелевой apа гези

2 электрод 5, Между этими электродами

3 и 5 возникает эпектрическае поле, причем наибопьшая напряженность его попучается вблизи шели, то есть там, где расстояние между электродами минимально.

95 4

, И звестно, что продал w ые ультра звуковые колебания в пьезоэлементах возникают там, где сушествует градиент поляризации пьезоэлемента или напряженности эпектрического поля, в частности, на поверхностях, где находятся электроды, Таким образом, в предлагаемом пьезопреобразователе ультразвуковые колебания излучаются узкой кольцевой частью поверхности основания пьезоэлемента, поэтому при такой форме излучателя ультразвуковые волны на некотором расстоянии от последнею собираются в спаборасходяшийся пучок диаметром, в нескопько раз меньшим диаметра излучающей поверхности, Направление максимального излучения совпадает с нормалью, проходяшей через центр изпучаюшего кольца.

В режиме приема электрические сигналы снимаются с кругового электрода и с электрода, находяшегося в шепевой прорези 2. Приемником ультразвуковых волн являются в этом случае поверхность с круговым электродом, поэтому диаграммы направленности пьезопреобразователя в режимах приема и излучения совпадают, что обеспечивает повышение его фронтальной разрешаюшей способности.

Формула изобретения

Широкополосный раздельно-совмешенный пьезоэлектрический преобразователь, содержаший цилиндрический пьезоэлемент с системой рабочих электродов, между которыми выполнена шелевая прорезь, отпичаюшийся тем,что,с цепью повышения фронтальной разрешающей способности, шепевая прорезь в пьезоэлементе выполнена кольцевой формы с фасками у основания пьезоэлемента и соосной с ним, а система рабочих электродов нанесена на основание пьезоэлемента и иа внутренние цилиндрические поверхности кольцевой щелевой прорези.

738195

Составитель Е. Литвинов

Редактор Е. Абрамова Текред Я. Бирчак Корректор Г. Назарова

Заказ 2833/39 Тираж 729 Подписное

ПНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4