PL89467B1 - - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania akustycznych fal powierzchniowych, zwlaszcza do badan nieniszczacych w materialach, w których predkosc rozchodzenia sie fal poprzecznych jest wieksza, równa lub bliska predkosci propagacji fal podluznych w materiale klina akustycznego glowicy.Akustyczne fale powierzchniowe znajduja szeroki zakres zastosowan w badaniach nieniszczacych do wykrywania wad makrostruktury i oceny stanu ma¬ terialu na powierzchni i w warstwie przypowierzch¬ niowej oraz w elektronice w ukladach linii opóz¬ niajacych, filtrów i elementów akusto-optycznych.Zgodnie z teoria fale te mozna wytworzyc przez przylozenie prostopadlego lub poziomego impulsu sily wzdluz linii na powierzchni swobodnej.Dla celów badan nieniszczacych fale powierzch¬ niowe wytwarza sie poprzez wykorzystanie zjawiska zalamania fal podluznych na granicy klina aku¬ stycznego glowicy z badanym materialem. Warun¬ kiem powstania tak wytworzonej fali powierzchnio¬ wej w badanym materiale jest taki dobór kata pa¬ dania fal podluznych (Xl na granice material Mina — badany material, aby kat zalamania fal poprzecz¬ nych pT w badanym materiale byl równy 90°. • Przy spelnieniu tej zaleznosci na powierzchni materialu badanego rozchodzi sie fala powierzch¬ niowa, w której amplituda cisnienia akustycznego jest najwieksza.Kat zalamania fal poprzecznych Pt jest wtedy równy 90°, zgodnie z prawem zalamania, gdy kat padania fal podluznych spelni zaleznosc: VTt gdzie: Vl,j — predkosc fal podluznych w materiale klina glowicy VTn — predkosc fal poprzecznych w bada¬ nym materiale Dla spelnienia powyzszego warunku, stosujac kli¬ ny ze znanych tworzyw sztucznych takich, jak na przyklad polimetakrylan metylu, mozna zbudowac glowice wytwarzajace fale powierzchniowe w ma¬ terialach, w których predkosc rozchodzenia sie fal poprzecznych Vt jest znacznie wieksza od pred¬ kosci rozchodzenia sie fal podluznych Vl w mate¬ riale klina glowicy.Znany jest równiez sposób wytwarzania fal po¬ wierzchniowych poprzez wykorzystanie fal podluz¬ nych wytworzonych za pomoca glowic zaopatrzo¬ nych w przetwornik piezoelektryczny i podkladke grzebieniowa, która dociska sie do badanego mate¬ rialu, metoda elektromagnetyczna (tak zwane „wi- rodzwieki"), albo za pomoca przetwornika piezo¬ elektrycznego na drgania poprzeczne, sprzezonego z badana powierzchnia. Pierwszy z tych sposobów jest szczególowo omówiony na przykladzie w swia¬ dectwie autorskim nr 19297 z 1958 r., a drugi w pu¬ blikacji Quinn J.J., Electromagnetic generation of 89 4673 acoustic waves and the surface impedance of metals, Phys. Lett., 25A (1967) str. 522—523.Sposoby te nie znalazly szerszego zastosowania w badaniach nieniszczacych ze wzgledu na trudnosci z ksztaltowaniem wiazki fal i trudnosci uzyskania dobrego sprzezenia akustycznego.Najpowszechniej stosowany sposób otrzymywania fal powierzchniowych z wykorzystaniem zjawiska zalamania fal podluznych na granicy klina akustycz¬ nego glowicy z badanym materialem posiada pod¬ stawowa niedogodnosc, jaka jest brak mozliwosci jego zastosowania do materialów, w których pred¬ kosc rozchodzenia sie fal poprzecznych Vt jest mniejsza, równa lub zblizona do predkosci fal po¬ dluznych w materiale klina glowicy. W szczegól¬ nosci opisana metoda nie mozna wytworzyc fal powierzchniowych o dostatecznej dla celów badan nieniszczacych amplitudzie w takich materialach, jak miedz, mosiadz,; olów, platyna, a takze masy plastyczne i szereg:krysztalów organicznych.-Celem wynalazku jest uzupelnienie zakresu za¬ stosowan wymienionego wyzej sposobu.Cel ten zostal osiagniety poprzez opracowanie spbsobu wedlug wynalazku, zgodnie z którym wyt¬ warzana dowolnym znanym sposobem fale poprzecz¬ na wprowadza sie do osrodka badanego pod takim katem padania stycznego glowicy badanego materialu, który spel- iVTT nialby nastepujacy warunek: ax=arcsin — dla vTn wartosci kata * zalamania tej fali w materiale ba¬ danym równej 90°. Vtj i Vth oznaczaja predkosci rozchodzenia sie fal poprzecznych w osrodku klina glowicy i w materiale badanym.Zgodnie ze sposobem wedlug wynalazku fale po¬ przeczna wytworzona przez przetwornik piezoelek¬ tryczny na drgania poprzeczne, zwlaszcza ceramicz¬ ny lub kwarcowy wprowadza sie bezposrednio bez transformacji do materialu badanego.Fale poprzeczna mozna równiez otrzymac przez transformacje innego typu fali, zwlaszcza fali po¬ dluznej padajacej pod duzym katem na granice ma¬ terial klina — powietrze.Sposób wedlug wynalazku zostanie blizej omówio¬ ny w oparciu o rysunek, na którym fig. 1 ilustruje przyklad* realizacji bezposredniej zmiany fali po¬ przecznej na fale powierzchniowa w glowicy ultra¬ dzwiekowej wykonanej jak na rysunku, a fig. 2 przedstawia schemat przykladu wykonania glowicy na fale powierzchniowe, realizujacej transformacje fal podluznych na fale poprzeczne i fale powierzch¬ niowa.Jak to ilustruje fig. 1, przetwornik 1 jest sprze¬ zony akustycznie ze skosna powierzchnia klina Z z polimetakrylanu metylu. Fale poprzeczne T pada¬ ja na granice klin-material badany pod katem a-r.Kat ten jest tak dobrany, by kat zalamania Pt fal poprzecznych w badanym materiale byl równy 90°. )467 4 Oslona 3 z masy tlumiacej wygasza impulsy fal od¬ bitych od granicy polimetakrylanu metylu z bada¬ nym materialem II. Fala powierzchniowa R biegnie po powierzchni tego materialu.W glowicy pokazanej na fig. 2, zródlem fal po¬ dluznych jest ceramiczny przetwornik piezoelek¬ tryczny 1 na drgania podluzne. Impulsy fal po¬ dluznych L padaja pod duzym katem na granice polimetakrylan metylu — powietrze. Impuls fal po- dluznych L przy odbiciu rozszczepia sie na dwa impulsy T i L rozchodzace sie w róznych kierun¬ kach. Impuls fal poprzecznych pada pod katem <*t na granicy materialu klina I z badanym materia¬ lem II. Kat (*t jest tak dobrany, by kat zalamania fal poprzecznych w badanym materiale II byl rów¬ ny 90° Impulsy odbite od powierzchni granicznej obu osrodków oraz impulsy fal podluznych, powstale przy odbiciu wiazki fal ultradzwiekowych od górnej powierzchni klina sa wygaszane przez mase tlu¬ miaca.Glowice pracujace sposobem wedlug wynalazku maja wszystkie zalety eksploatacyjne glowic na fale powierzchniowe, w których wykorzystuje sie zja- wisko zalamania fal podluznych, uzupelniajac za¬ kres ich zastosowania w badaniach nieniszczacych. PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 30 1. Sposób wytwarzania akustycznych fal po¬ wierzchniowych, zwlaszcza w materialach, w któ¬ rych predkosc rozchodzenia sie fal poprzecznych jest wieksza, równa lub bliska predkosci propagacji 35 fal podluznych w materiale klina glowicy ultra¬ dzwiekowej, znamienny tym, ze uzyskana dowolnym znanym sposobem fale poprzeczna (T) wprowadza sie do osrodka badanego pod takim katem padania oit na granicy osrodka (I) klina (2) glowicy ultra- 40 dzwiekowej i badanego materialu (II), który spel¬ nialby warunek: VTl *ctx = arcsin dla wartosci kata Pt VTn zalamania tej fali w materiale (II) badanym rów¬ nej 90°, przy czym VT£ i Vtix sa predkosciami roz¬ chodzenia sie fal poprzecznych w osrodku (I) klina glowicy i w materiale badanym (II).
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze fale 50 poprzeczna (T) wytwarzana przez przetwornik pie¬ zoelektryczny na drgania poprzeczne, zwlaszcza ce¬ ramiczny lub kwarcowy Wprowadza sie bezposred¬ nio bez transformacji do materialu badanego (II)."
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze fale 55 poprzeczna (T) otrzymuje sie przez transformacje innego typu fali, zwlaszcza fali podluznej (L) pa¬ dajacej pod duzym katem na granice material klina — atmosfera.89 467 FIG. 1 FIG. 2 PL