Pierwszenstwo: Zgloszenie ogloszono: 15.05.1973 Opis patentowy opublikowano: 17.06.1974 70672 U. 42g,l/10 MKP GlOk 11/04 czytelnia! Urzedu Patentowi Polslul luaw*-- " l Twórcywynalazku: Wladyslaw Michnowski, Marek Wiewiórski Uprawniony z patentu tymczasowego: Okregowy Dozór Techniczny, Poznan (Polska) Filtr sródprzepustowy czestotliwosci drgan ultradzwiekowych Przedmiotem wynalazku jest filtr sródprzepustowy czestotliwosci drgan ultradzwiekowych znajdujacy za¬ stosowanie przy badaniach wlasnosci fizycznych materialów za pomoca fal ultradzwiekowych.Dotychczas przy badaniach wlasnosci fizycznydi materialów takich jak na przyklad pomiar tarcia wew¬ netrznego, struktury materialu, wykorzystuje sie fale ultradzwiekowe. Pomiaru zmian wlasnosci fizycznych materialów dokonuje sie metoda posrednia poprzez pomiar wspólczynnika tlumienia fal ultradzwiekowych dla okreslonej czestotliwosci tych fal.Jako zródla fal ultradzwiekowych w badaniach tych zazwyczaj stosuje sie plaskie przetworniki piezoelek¬ tryczne, które pobudzane sa do rezonansowych drgan grubosciowych. Emitowane przez te zródla fale posiadaja oprócz czestotliwosci rezonansowej wynikajacej z grubosci inne nizsze i wyzsze czestotliwosci, fale te zawieraja zatem cple widmo czestotliwosci. Dwa zródla o tej samej czestotliwosci rezonansowej moga miec rózne widma czestotliwosci. Wykonywanie pomiarów przy wykorzystaniu takich zródel, majace przykladowo zawsze miejsce przy uzyciu defektoskopów ultradzwiekowych, prowadzi do bledu pomiaru wspólczynnika tlumienia.Na przyklad przy zastosowaniu do pomiaru wspólczynnika tlumienia zródla o czestotliwosci rezonanso¬ wej 8 MHz, calkowita zmiana tego wspólczynnika przypisywana jest dla czestotliwosci 8 MHz. Jezeli zródlo to posiada w swoim widmie inne czestotliwosci, szczególnie nizsze, to wplywa to w decydujacej mierze na odczyty¬ wana wartosc pomiaru. Prowadzi to do popelnienia dwóch bledów- w okresleniu wartosci wspólczynnika tlumienia oraz w okresleniu czestotliwosci, dla której wspólczynnik byl mierzony. W rezultacie pomierzony wspólczynnik tlumienia jest usrednieniem uzytego widma, anie wartoscia dla czestotliwosci rezonansowej. Na skutek tego w praktyce przy prowadzeniu tego rodzaju badan uzyskuje sie niejednokrotnie odmienne wyniki, badz tez wystepuje brak korelacji pomiedzy wlasnosciami fizycznymi materialu a wspólczynnikiem tlumienia.Ujemnym wynikajacym stad nastepstwem jest zahamowanie rozwoju tego rodzaju badan.Celem wynalazku jest usuniecie przedstawionych niedogodnosci i rozwiazanie zagadnienia technicznego uzyskania fali ultradzwiekowej o okreslonej czestotliwosci z jednoczesnym zapewnieniem mozliwosci dyskrymi¬ nacji pozostalych innych czestotliwosci widma o zadanej wartosci. Zagadnienie to rozwiazano za pomoca zasto¬ sowania filtra sródprzepustowego czestotliwosci rgan ultradzwiekowych skladajacego sie z szeregu zlaczonych ze soba plytek i warstw wykonanych z dwóch lub wiecej materialów o róznej impedancji akustycznej, ulozo-2 70672 nych na przemian tak, aby sasiadujace plytki i warstwy mialy odmienna impedancje akustyczna. Grubosc poszczególnych plytek i warstw dobrana jest w zaleznosci od dlugosci fal ultradzwiekowych tak, aby stanowila polowe dlugosci fali.Przedstawione rozwiazanie posiada szereg istotnych zalet. Umozliwia w sposób skuteczny uzyskanie wiazki ultradzwiekowej o z góry okreslonej czestotliwosci, zapewnia wysoki stopien dyskryminacji innyeh czestotli¬ wosci. Odznacza sie niezawodnoscia wynikajaca stad, ze stanowi rozwiazanie dzialajace bezposrednio na fale ultradzwiekowa w takiej fazie jej przebiegu, na która nie maja juz wplywu znieksztalcenia czestotliwosci wyni¬ kajace z zastosowanej aparatury.Filtr moze byc wykonany z powszechnie dostepnych i tanich materialów, posiada prosta konstrukcje oraz latwo moze byc przystosowany do juz istniejacej aparatury.Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykladzie wykonania na zalaczonym rysunku, który przed¬ stawia uklad pomiarowy wraz z filtrem w przekroju podluznym.Filtr wedlug wynalazku sklada sie z plytek 1 bedacych przykladowo plytkami metalowymi i z warstw 2, bedacych przykladowo warstwa klejaca lub plynem. Plytki 1 i warstwy 2 sa tak dobrane, aby ich akustyczna impedancja falowa byla rózna. Grubosc poszczególnych plytek 1 i warstw 2 jest dobrana w zaleznosci od dlugosci fal ultradzwiekowych tak, aby stanowila polowe dlugosci fali.Dzialanie filtra wedlug wynalazku przedstawione jest ponizej. Fala ultradzwiekowa jest wytwarzana przez plaski przetwornik ultradzwiekowy 3, przenika przez filtr skladajacy sie z plytek 1 i warstw 2, wnika w badany material 4 i odbierana jest przez plaski przetwornik ultradzwiekowy 5.Poziom dyskryminacji czestotliwosci niepozadanych moze byc ksztaltowany dowolnie przez dobór sto¬ sunku akustycznych impedancji falowych plytek 1 do warstw 2 oraz przez zwiekszanie ilosci warstw 2. Wartosc poziomu dyskryminacji oblicza sie stosujac w tym celu znany wzór Rayleigha. PL