RU130713U1

RU130713U1 - ULTRASONIC TRANSMITTER

Info

Publication number: RU130713U1
Application number: RU2013111474/28U
Authority: RU
Inventors: Дмитрий Витальевич Панов; Ирина Евгеньевна Винник; Андрей Владимирович Кологов; Валерий Валентинович Лапин
Original assignee: Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Объединение "Техномаш"
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-07-27

Abstract

Ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус, призму, пьезопластину, имеющую возможность соединения с дефектоскопом, ловушку ультразвуковых волн, демпфер, отличающийся тем, что призма размещена в корпусе вертикально, на верхнем торце призмы имеется углубление конической формы, а с нижнего торца призмы выполнена осевая выточка, закрытая заглушкой, пьезопластина размещена в выточке, демпфер размещен на нижнем торце пьезопластины, а ловушка образована воздушным зазором между демпфером и заглушкой.An ultrasonic transducer containing a housing, a prism, a piezoelectric plate having the ability to connect with a flaw detector, an ultrasonic wave trap, a damper, characterized in that the prism is vertically placed in the housing, there is a conical shape in the upper end of the prism, and an axial undercut is made from the lower end of the prism, closed by a plug, the piezoelectric plate is placed in the undercut, the damper is located on the lower end of the piezoelectric plate, and the trap is formed by the air gap between the damper and the plug.

Description

Полезная модель относится к области средств неразрушающего контроля и может быть использована при ультразвуковой дефектоскопии листового материала и формообразованных изделий из него.The utility model relates to the field of non-destructive testing and can be used for ultrasonic inspection of sheet material and shaped products from it.

Известен наклонный ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус, призму прямоугольной формы со скосом, на которой размещена пьезопластина, электрически связанная с дефектоскопом и излучающая ультразвуковые колебания с рабочей и нерабочей поверхности. На нерабочей поверхности пьезопластины установлен демпфер для формирования импульса. В процессе работы преобразователя рабочая поверхность пьезопластины излучает ультразвуковой пучок, который распространяется через призму, посредством контактной жидкости в контролируемое изделие. Отраженный от дефекта ультразвуковой пучок возвращается обратно на пьезопластину и регистрируется дефектоскопом (см. «Ультразвуковой контроль сварных швов». Гурвич А.К., Ермолов И.Н. (Технiка), 1972, стр.47).Known inclined ultrasonic transducer containing a housing, a rectangular prism with a bevel, on which a piezoelectric plate is placed, electrically connected with a flaw detector and emitting ultrasonic vibrations from a working and non-working surface. A damper is mounted on the non-working surface of the piezoelectric plate to form a pulse. In the process of operation of the transducer, the working surface of the piezoelectric plate emits an ultrasonic beam, which propagates through the prism, through the contact fluid into the controlled product. The ultrasound beam reflected from the defect returns back to the piezoelectric plate and is registered with a flaw detector (see "Ultrasonic inspection of welds". Gurvich AK, Ermolov IN (Technika), 1972, p. 47).

В результате анализа выполнения данного преобразователя необходимо отметить, что для него характерны невысокие функциональные возможности, так как излучаемый преобразователем ультразвуковой пучок имеет узкую направленность, не захватывает весь объем контролируемого материала и не выявляет дефекты различной ориентации. Частично эти недостатки устраняют путем совмещения различных схем сканирования, которые трудоемки и снижают производительность контроля.As a result of the analysis of the implementation of this transducer, it should be noted that it is characterized by low functionality, since the ultrasound beam emitted by the transducer has a narrow directivity, does not capture the entire volume of the material being monitored, and does not reveal defects of different orientations. Partially, these disadvantages are eliminated by combining various scanning schemes, which are laborious and reduce the performance of the control.

Известен ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус, в котором размещена призма с двумя скосами, выполненными под углом α=58° и с разворотом между скосами (γ=34°), на которые установлены две пьезопластины, обеспечивающие излучение и прием ультразвукового излучения в двух направлениях по и против хода движения преобразователя (см. Марков А.А., Шпагин Д.А. «Ультразвуковая дефектоскопия рельсов», - СПб, «Образование - Культура», 1999, стр.215).A known ultrasonic transducer containing a housing in which a prism is placed with two bevels made at an angle α = 58 ° and with a turn between the bevels (γ = 34 °), on which two piezoelectric plates are mounted, providing radiation and reception of ultrasonic radiation in two directions along and against the direction of movement of the transducer (see Markov A.A., Shpagin D.A. “Ultrasonic inspection of rails”, St. Petersburg, “Education - Culture”, 1999, p. 215).

В результате анализа данного преобразователя необходимо отметить, что при его работе захватывается узкая область прозвучивания в двух направлениях и выявляются дефекты, ориентированные только перпендикулярно к направлению распространения ультразвукового пучка.As a result of the analysis of this transducer, it should be noted that during its operation a narrow range of sound is captured in two directions and defects are detected that are oriented only perpendicular to the direction of propagation of the ultrasonic beam.

Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей, повышение производительности и качества контроля за счет выявления дефектов различной ориентации и сокращения объемов сканирования преобразователем.The technical result of this utility model is to expand the functionality, increase productivity and control quality by identifying defects of various orientations and reducing the scanning volume of the transducer.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в ультразвуковом преобразователе, содержащем корпус, призму, пьезопластину, имеющую возможность соединения с дефектоскопом, ловушку ультразвуковых волн, демпфер, новым является то, что призма размещена в корпусе вертикально, на верхнем торце призмы имеется углубление конической формы, а с нижнего торца призмы выполнена осевая выточка, закрытая заглушкой, пьезопластина размещена в выточке, демпфер размещен на нижнем торце пьезопластины, а ловушка образована воздушным зазором между демпфером и заглушкой.This technical result is ensured by the fact that in an ultrasonic transducer containing a housing, a prism, a piezoelectric plate that can be connected to a flaw detector, an ultrasonic wave trap, a damper, it is new that the prism is placed vertically in the housing, there is a conical recess on the upper end of the prism, and from the lower end of the prism, an axial undercut, closed by a plug, is made, the piezoelectric plate is placed in the undercut, the damper is located on the lower end of the piezoelectric plate, and the trap is formed by the air gap between damper and cap.

Сущность заявленной полезной модели поясняется графическими материалами, на которых:The essence of the claimed utility model is illustrated by graphic materials on which:

- на фиг.1 - ультразвуковой преобразователь, вертикальный разрез;- figure 1 - ultrasonic transducer, a vertical section;

- на фиг.2 - ультразвуковой преобразователь, вид сверху.- figure 2 is an ultrasonic transducer, top view.

Ультразвуковой преобразователь содержит корпус 1, в котором вертикально размещена призма 2 с углублением «А» конической формы в верхнем ее торце. Призма 2 выполняется преимущественно из органического стекла по своим характеристикам получившего наибольшее применение. В нижнем торце призмы 2 имеется осевая цилиндрическая выточка, в которую устанавливается, параллельно контактной поверхности «Б», пьезопластина 3, имеющая рабочую и нерабочую поверхности, которые излучают ультразвуковые пучки. Рабочий ультразвуковой пучок на графических материалах показан стрелками. На нерабочей поверхности пьезопластины имеется демпфер 4. В качестве демпфера, который формирует по длительности и мощности рабочий ультразвуковой пучок, может быть использована композиция из компаунда с наполнителем. Со стороны контактной поверхности «Б» в выточке установлена заглушка 5. Заглушка 5 образует с поверхностью демфера 4 воздушный зазор (ультразвуковая ловушка) 6, гасящий нерабочий ультразвуковой пучок. Воздух обладает наибольшим препятствием для прохождения ультразвука в мегагерцовом диапазоне, который используется при ультразвуковом контроле.The ultrasonic transducer contains a housing 1, in which a prism 2 is vertically placed with a recess "A" of conical shape in its upper end. Prism 2 is made mainly of organic glass in its characteristics has received the greatest application. At the bottom of the prism 2 there is an axial cylindrical undercut, in which a piezoelectric plate 3 is installed, parallel to the contact surface "B", having a working and non-working surface that emit ultrasonic beams. The working ultrasonic beam on graphic materials is shown by arrows. On the non-working surface of the piezoelectric plate there is a damper 4. As a damper, which forms a working ultrasonic beam in duration and power, a composition of a compound with a filler can be used. On the side of the contact surface "B", a plug 5 is installed in the undercut 5. The plug 5 forms an air gap (ultrasonic trap) 6 with the damper surface 4, which quenches an inoperative ultrasonic beam. Air has the greatest obstacle to the passage of ultrasound in the megahertz range, which is used in ultrasonic testing.

Исследуемый объект обозначен позицией 7, имеющийся в полости объема дефект обозначен позицией 8.The studied object is indicated by 7, the defect existing in the cavity of the volume is indicated by 8.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.Ultrasonic transducer operates as follows.

От дефектоскопа (не показан) на пьезопластину 3 подают электрические импульсы, которые формируют ультразвуковые пучки с плоским фронтом, распространяющиеся в сторону контактной поверхности «Б» (нерабочая поверхность) и в сторону углубления «А» конической формы (рабочая поверхность).From the flaw detector (not shown), electric pulses are fed to the piezoelectric plate 3, which form ultrasonic beams with a flat front, propagating towards the contact surface “B” (non-working surface) and towards the recess “A” of the conical shape (working surface).

Демфер 4 формирует ультразвуковые пучки по длительности и мощности излучения в зависимости от технических требований на ультразвуковой контроль, за счет выбора количества материала наполнителя в компаунде и его удельного веса. Для однозначной интерпретации результатов контроля ультразвуковой пучок, направленный в сторону контактной поверхности «Б», гасится ультразвуковой ловушкой 6, наполненной воздухом. Пьезопластина 3 излучает рабочий ультразвуковой пучок с плоским фронтом в сторону углубления «А» конической формы. На границе углубления «А» конической формы пучок зеркально отражается под углом падения и распространяется в сторону контактной поверхности «Б». Ультразвуковой пучок, отражаясь от углубления «А» конической формы, приобретает форму конуса. При контроле в месте установки преобразователя на контролируемое изделие 7 наносится жидкость (например, машинное масло), которая обеспечивает прохождения ультразвукового пучка в контролируемое изделие. Заглушка 5 предотвращает попадание контактной жидкости в ультразвуковую ловушку 6. На границе контактной поверхности «Б» ультразвуковой пучок конической формы преломляется по закону Снелиуса и проходит в материал под большим углом относительно оси преобразователя, распространяясь во все стороны изделия. При попадании дефекта 8 материала в ультразвуковое поле, часть энергии отражается и возвращается обратно на пьезопластину. Пьезопластина принимает, преобразует и передает эхо-сигнал, который поступает на регистрирующие устройства (не показаны) дефектоскопа, производя их оценку.Damper 4 generates ultrasonic beams according to the duration and power of the radiation, depending on the technical requirements for ultrasonic testing, by selecting the amount of filler material in the compound and its specific gravity. For an unambiguous interpretation of the control results, an ultrasonic beam directed towards the contact surface “B” is quenched by an ultrasonic trap 6 filled with air. Piezo plate 3 emits a working ultrasonic beam with a flat front in the direction of the recess "A" conical shape. At the boundary of the recess “A” of the conical shape, the beam is mirrored at an angle of incidence and propagates towards the contact surface “B”. The ultrasonic beam, reflected from the recess "A" conical shape, takes the form of a cone. When monitoring at the installation site of the transducer on the controlled product 7 is applied a liquid (for example, engine oil), which ensures the passage of the ultrasonic beam into the controlled product. The plug 5 prevents contact liquid from entering the ultrasonic trap 6. At the boundary of the contact surface “B”, the conical-shaped ultrasonic beam is refracted according to Snelius law and passes into the material at a large angle relative to the axis of the transducer, propagating in all directions of the product. When defect 8 of the material enters the ultrasonic field, part of the energy is reflected and returned back to the piezoelectric plate. The piezoelectric plate receives, converts and transmits an echo signal that is sent to the flaw detector recording devices (not shown), making their assessment.

Claims

An ultrasonic transducer containing a housing, a prism, a piezoelectric plate having the ability to connect with a flaw detector, an ultrasonic wave trap, a damper, characterized in that the prism is vertically placed in the housing, there is a conical shape in the upper end of the prism, and an axial undercut is made from the lower end of the prism, closed by a plug, the piezoelectric plate is placed in the undercut, the damper is located on the lower end of the piezoelectric plate, and the trap is formed by the air gap between the damper and the plug.