DE1108496B - Aus zwei Keilen bestehende Einrichtung zur Ultraschalluebertragung - Google Patents

Aus zwei Keilen bestehende Einrichtung zur Ultraschalluebertragung

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DE1108496B
DE1108496B DES52121A DES0052121A DE1108496B DE 1108496 B DE1108496 B DE 1108496B DE S52121 A DES52121 A DE S52121A DE S0052121 A DES0052121 A DE S0052121A DE 1108496 B DE1108496 B DE 1108496B
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waves
wedge
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longitudinal
wedges
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DES52121A
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English (en)
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Andrew M Murdoch
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Sperry Products Inc
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    • GPHYSICS
    • G10MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10KSOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K15/00Acoustics not otherwise provided for

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

  • Aus zwei Keilen bestehende Einrichtung zur Ultraschallübertragung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung und Aufnahme von Ultraschallstrahlen mit transversaler Wellenbewegung.
  • Die Ultraschallschwingungen werden in drei Arten eingeteilt, und zwar in Longitudinal- oder Kompressionsschwingungen, Transversal- oder Schubwellen und Oberflächenwellen. Die bisher bekannten Verfahren zur Erregung eines Strahles von Transversal-oder Schubwellen in einem Gegenstand folgten gewöhnlich den von Firestone angegebenen Grundlagen und benutzten einen elektroakustischen Wandler aus einem Y-Schnitt-Kristall oder entsprachen den Vorschlägen von Carlin, bei denen der elektroakustische Wandler aus einem Generator für Longitudinalwellen bestand, der z. B. als piezoelektrisches Element in Form eines auf einem Keil montierten Quarzkristalles ausgebildet war. Der Winkel des Keiles wurde so gewählt, daß die von dem piezoelektrischen Kristall ausgehenden Longitudinalwellen nach dem Durchgang durch den Keil beim Eintritt in den Prüfkörper gebrochen wurden, der eine größere Schallgeschwindigkeit aufwies und mit dem Keil in Berührung stand. Die Longitudinalwellen erzeugen beim Auftreffen auf einen Gegenstand an der Grenzfläche zwei Arten von Wellen, nämlich schnell laufende Longitudinalwellen und langsamer laufende Transversalwellen. Da die Longitudinalwellen sich in einem gegebenen Medium schneller ausbreiten als die Transversalwellen, werden die Longitudinalwellen stärker gebrochen; durch Vergrößerung des Einfallswinkels konnte ein kritischer Punkt erreicht werden, bei dem die Longitudinalwellen in dem Gegenstand nicht mehr auftreten, so daß nur die Transversalwellen übrigbleiben. Dieses Verfahren ist jedoch dadurch in gewisser Weise begrenzt, daß die Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwellen in dem Prüfgegenstand größer sein muß als die Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwellen in dem Keil, auf dem der Schwingungserzeuger montiert ist, weil sonst die gewünschte Brechung der Longitudinalwellen nicht stattfinden würde.
  • So ist es z. B. nicht praktisch, das Verfahren von Car 1 i n zur alleinigen Erzeugung von Transversalwellen in solchen Materialien zu verwenden, die, wie z. B. Methylmethakrylat, eine sehr niedrige Schallgeschwindigkeit aufweisen. Es wäre unpraktisch, einen Keil zu benutzen, der einen genügend großen Einfallswinkel liefert, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen.
  • Es ist die Aufgabe der Erfindung, Mittel anzugeben, durch die nur Transversalwellen in einem beliebigen Material ohne wesentlichen Intensitätsverlust und ohne Rücksicht auf die Schallgeschwindigkeit der Longitudinalwellen in dem Material erzeugt werden können.
  • Eine aus zwei Keilen bestehende Einrichtung zur Ultraschallübertragung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß Longitudinalwellen senkrecht zur Eintrittsfläche des ersten Keiles eintreten und Transversalwellen senkrecht zur Austrittsfläche des zweiten Keiles austreten.
  • Die Zeichnung zeigt teilweise schematisch eine Ausführungsform der Erfindung.
  • In der Zeichnung ist ein piezoelektrisches Element 10, z. B. ein Quarzkristall- oder Bariumtitanatschwinger, dargestellt, das von einem geeigneten hochfrequenten elektrischen Schwingungserzeuger erregt werden kann. Der Kristall ist auf einem Keil 11 montiert, der einen Winkel a aufweist, und erzeugt Longitudinalwellen, die senkrecht zur Eintrittsfläche 12 in den Keil 11 eintreten. Die andere Fläche 15 des Keiles 11 ist auf einem zweiten Keil 16 montiert und steht mit der Fläche 17 des Keiles 16 in Berührung. Der Longitudinalwellenstrahl L, der in dem Keil 11 erregt wird, trifft die Eintrittsfläche 17 des Keiles 16 unter einem Einfallswinkel a, der dem Winkel a des Keiles n entspricht. Beim Eintritt in den Keil 16 erzeugt der Longitudinalwellenstrahl zwei Arten von Wellen, nämlich schnell laufende Longitudinalwellen und langsamer laufende Transversal- oder Schubwellen. Da die Longitudinalwellen eine größere Geschwindigkeit haben, werden sie stärker gebrochen als die TransversalwellenS. Durch geeignete Wahl des Einfallswinkels a und der Materialien der Keile 11 und 16, die die erforderlichen relativen Schallgeschwindigkeiten haben, kann die Brechung der Longitudinalwellen L bis zu dem kritischen Brechungswinkel erhöht werden, bei dem die Wellen L' total reflektiert werden, so daß diese Wellen nicht in den Keil 16 eintreten können und nur Transversalwellen S in dem Keil verbleiben. Zu diesem Zweck muß das Material des Keiles 16 eine höhere Schallgeschwindigkeit für Longitudinalwellen haben als das Material des Keiles 11. Die Transversalwellen S laufen zur Austrittsseite 18 des Keiles, von der sie bei geeigneter Wahl des Winkels b senkrecht austreten.
  • Der Wandler mit dem piezoelektrischen Element 10 und den Keilen 11 und 16, von denen der Keil 16 eine höhere Schallgeschwindigkeit als der Keil 11 hat, stellt einen Transversalwellen erzeugenden Wandler dar, der dazu benutzt werden kann, um von störenden Longitudinalwellen freie Transversalwellen in einem beliebigen Material ohne Rücksicht auf die Schallgeschwindigkeit des Materials zu erzeugen oder aufzunehmen. Zu diesem Zweck kann die Austrittsfläche 18 des Teiles 16 über ein geeignetes Kopplungsmittel in Berührung mit der Eintrittsfläche 20 eines Gegenstandes oder Prüflings 21 gebracht werden, in dem die Transversalwellen erzeugt werden sollen. Die Transversalwellen S, welche die Oberfläche 18 senkrecht treffen, treten auch in die Oberfläche 20 senkrecht ein. Da der Einfallswinkel gleich Null ist, erzeugen die Transversalwellen keine Longitudinalwellen, wie es der Fall wäre, wenn der Einfallswinkel größer als Null wäre.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Aus zwei Keilen bestehende Einrichtung zur Ultraschallübertragung, dadurch gekennzeichnet, daß Longitudinalwellen (L) senkrecht zur Eintrittsfläche des ersten Keiles (11) eintreten und Transversalwellen (S) senkrecht zur Austrittsfläche des zweiten Keiles (16) austreten.
DES52121A 1956-01-31 1957-01-29 Aus zwei Keilen bestehende Einrichtung zur Ultraschalluebertragung Pending DE1108496B (de)

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