PL60570B1 - - Google Patents

Description

Opublikowano: 24.IX.1970 60570 KI. 42 k, 46/06 MKP G 01 n, 29/00 CZYTELNIA l$S&]? Patentowe-- hkkii) InctfpoW * i Wspóltwórcy wynalazku: Wladyslaw Michnowski, Marek Wiewiórski Wlasciciel patentu: Okregowy Dozór Techniczny w Poznaniu (Rejonowy Dozór Techniczny), Wroclaw (Polska) Koncentrator fal ultradzwiekowych Przedmiotem wynalazku jest koncentrator fal ultradzwiekowych przeznaczony do uksztaltowania wiazki fal ultradzwiekowych w taki sposób, aby wiazka ta byla zbiezna oraz aby posiadala ognisko punktowe.Dotychczas znane i stosowane sa koncentratory zbudowane na zasadzie soczewki ultradzwiekowej, oraz zwierciadla ultradzwiekowego a takze kon¬ centratory eksponencjalne.Koncentratory soczewkowe maja soczewke pla- sko-wklesla luib plasko-wypukla, przez która prze¬ chodzil wiazka fal ultradzwiekowych. Ksztalt po¬ wierzchni skupiajacej wkleslej luib wypuklej jest wycinkiem walca kolowego wzglednie kuli.Jezeli idzie o koncentratory ze zwierciadlem, to istniejace rózne rodzaje rozwiazan charakteryzu¬ ja sie ksztaltem zwierciadla wkleslym paraboidal- nym albo tez ukladem stozków. Istota tych kon¬ centratorów polega na odbijaniu wiazki fal ultra¬ dzwiekowych.Koncentratory eksponencjalne zaopatrzone sa w zbiezna nakladke metalowa o dlugosci porówny¬ walnej z polowa dftugosci fali.Ponadto do uzyskania zbieznej wiazki fal ultra¬ dzwiekowych sluza jeszcze wklesle przetworniki! ultradzwiekowe.Wszystkie przedstawione powyzej koncentratory ultradzwieku stosowane sa w celu wykorzystania czynnej energii fal ultradzwiekowych na przyklad do wiercenia otworów, do lutowania, nie znalazly 20 natomiast zastosowania do badan defektoskopo¬ wych materialów. Przyczyna takiego stanu rzeczy jest to, ze geometria skoncentrowanej przez nie wiajzki fal jest nieuporzadkowana, na przyklad soczewki ultradzwiekowe skupiaja wiazke fal na pewnym dosc znacznym odcinku osi wiazki, co ogranicza w znacznej mierze mozliwosc wykorzy- sianila ich do celów defektoskopii.Celem wynalaaku jest umozliwienie przeprowa¬ dzenia defektoskopowych badan materialowych za pomoca fal ultradzwiekowych, które pozwoliloby na dokonanie w znacznie wiekszym stopniu niz to jest mozliwe dotychczas, oceny wielkosci wykry¬ wanych wad oraz ich usytuowanie w przestrzeni, a zadaniem wynalazku jest opracowanie koncen¬ tratora, który poprzez skupienie wiazki fal ultra¬ dzwiekowych w okreslonym punkcie osi wiazki umozliwilby osiagniecie tego celu.Cel ten zostal osiagniety przez zastosowanie so¬ czewki plasko wypuklej lub plasko wkleslej, któ¬ rej powierzchnia skupiajaca, w przekroju jest od¬ cinkiem IMi opisanej inikej podanym wzorem tai, odcinkiem elipsy dla soczewek wkleslych lub od¬ cinkiem hiperboli dla soczewek wypuklych. r= ¦ gdzie k= Vi ek—ecos przy czym, r — oznacza promien powierzchni sku¬ piajacej, c — stala zalezna od srednicy glowicy ultradzwiekowej i zadanej zbieznosci wiazki ul- 60 5703 tradzwiekowej, (p — kat miedzy promieniem a osia wiazki ultradzwiekowej, k — wspólczynnik zalamania, Vx — predkosc dzwileku w materiale koncentratora, Vn — predkosc dzwieku w osrod¬ ku sprzegajacym.O ile wspólczynnik zalamania k jest mniejszy od 1, to liczbe stala s dla koncentratorów hiper- bolicznych przyjmuje sie równa .—1, natomiast wspólczynnik zalamania k jest wiekszy od) 1 dla koncentratorów eliptycznych, a liczba stala e -przyjmuje wartosc 1.Powyzszy wzór podany jest we wspólrzednych biegunowych w ukladzie plaskim, gdzie poczatek ukladu jest przyjety w ognisku.Skupienie wiazki w jednym punkcie tworzy z góry okreslona, przewidziana geometrie wiazki co w polaczeniu z koncentracja energii wystepujacej w ognisku izapewnia mozliwosc wykrywania ma¬ lych wad, które znajduja sie w otoczeniu ogniska, a takze pozwala na oznaczenie ich wielkosci i po¬ lozenia w przestrzeni.W zaleznosci od oibranej metody badania i ro¬ dzaju badanego przedmiotu powstaje koniecznosc uzyskania róznej zbieznosci wiazki to jest odleg^ losci ogniska od koncentratora.W koncentratorze wedlug wynalazku istnieje mozliwosc uzyskania wymaganego stopnia zbiez¬ nosci na drodze odpowiedniego uksztaltowania wymiarów powierzchni skupiajacej.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia glowice wraz z umieszczonym w niej koncentratorem walcowo-eliptycznym w widoku perspektywicznym, filg. 2 — koncentrator, w którym powierzchnia skupiajaca jest wycinek walca hliperbolicznego w przekrojiu podluznym, fig. 3 — koncentrator, w którym powierzchnia skupiajaca jest wycinek elipsoidy obrotowej wy¬ dluzonej i fig 4 — koncentrator, w którym po¬ wierzchnia skupiajaca jest wycinek hiperboloidy obrotowej dwupowlokowej'.Wewnatrz glowicy 1 umieszczony jest koncen- 570 4 trator 2, którego powierzchnia plaska jest docis¬ nieta lub przyklejona do przetwornika w glowicy 1.Wiaizka fal ultradzwiekowych wytworzona przez s przetwornik przechodzi przez powierzchnie kon¬ centratora 2 do osrodka. Na powierzchni skupia¬ jacej koncentratora 2 nastepuje zalamanie wiazki fal, tak ze biegnie ona w osrodku zbieznie i po¬ siada ognisko w punkcie na osi wiazki. Powierzch- io nie skupiajaca koncentraltora 2 o wlasnosci ta¬ kiego zalamania fal wyznaczaja promienie r obli¬ czone zgodnie z podanym wzorem. Przykladowo podana maksymalna zbieznosc wiazki fal wyzna¬ czaja dla fig. 2 r min. i cp max. a dla fig. 3 r max. 15 i cp max.W zaleznosci od materialu, z którego wykonany jest koncentrator oraz od osrodka sprzegajacego, wspólczynnik zalamania k moze byc wiekszy lub mniejlszy od jednosci. Jezeli wspólczynnik k jest 20 wiekszy od jednosci, to koncentracje wiazki fal ultradzwiekowych uzyskuje sie w koncentratorach walcowo-eliptycznych lub elipsoidalnych wykona¬ nych jako wklesle, jezeli natomiast wspólczynnik k jest mniejszy od jednosci, to koncentracje wiaz- 25 ki fal ultradzwiekowych uzyskuje sile w koncen¬ tratorach walcowo-hiperbolicznych lub hiperboloi- dalnych wykonanych jako wypukle. PL PL

Claims (1)

1. Z as t r zez enie p a t e n to we 30 Koncentrator fal ultradzwiekowych wykonany w postaci soczewki plasko^wypuklej lub plasko- -wkleslej znamienny tym, ze przekrój powierzchni 35 C skupiajacej jest linia opisana wzorem r=- sk—ecos przy czym, r oznacza promien wodfcacy, q — kat miedzy promieniem a osia wiazki, c stala liczbe, k — jest wspólczynnikiem zalamania fal ultra- 40 dzwiekowych na granicy osrodka i koncentratora, natomiast s jest liczba stala przyjmujaca wartos¬ ci minus jeden lub jeden. Dokonano jednej poprawkiKI. 42 k, 46/06 ! 60570 MKP G 01 n, 29/00 FigA Rg.ZKI. 42 k, 46/06 60 570 MKP G 01 n, 29/00 f?g.3 fig.4 E:tk 2058/70 r. 230 egz. A4. PL PL