RU1797040C - Способ контрол качества поверхности пьезокерамики - Google Patents

Abstract

Изобретение касаетс  исследовани  материалов с помощью техники поверхностных акустических волн (ПАВ) и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии . Цель изобретени  - повышение чувствительности за счет изменени  доменной структуры пьезоэлектрика. Способ контрол  качества поверхности пьезокерамики заключаетс  в том, что при излучении ц образец ультразвуковых импульсов поверхностных акустических волн навстречу друг другу с одинаковой частотой и длительностью и заданной задержкой между ними на негр дополнительно воздействуют электрическим полем в направлении, перпендикул рном исследуемой поверхности, с напр женностью (0,25...2,5) -105 В/м, частота которого не превышает частоты синхронизма поверхностных акустических волн. 1 ил.

Description

Изобретение касаетс  исследовани  материалов с помощью техники поверхностных акустических волн (ПАВ) и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии .

Известен способ контрол  качества поверхности пьезоэлектриков, в том числе и пьезокерамики, с помощью техники ПАВ, основанный на определении частотного сдвига автогенератора на ПАВ-фильтре. Способ заключаетс  в том, что при прохождении ПАВ по неоднородной поверхности пьезоэлектрика происходит изменение скорости волны, что вызывает изменение частоты автогенератора, выполненного на фильтре из исследуемого пьезоэлектрика. Функциональные возможности данного способа ограничены из-за неоднозначной оценки размеров поврежденного участка и степени повреждени .

Наиболее близким к изобретению  вл етс  способ контрол  качества поверхности пьезокерамики, заключающийс  в том, что дл  каждого локального участка исследуемой поверхности навстречу друг другу излучают ультразвуковые импульсы поверхностных акустических волн одинаковой частоты и длительности и с заданной задержкой, принимают результирующий сигнал свертки на удвоенной частоте, измер ют амплитуду сигнала свертки, по которой суд т о качестве исследуемой поверхности,

Чувствительность данного способа, определ ема  эффективностью нелинейного взаимодействи  ПАВ в пьезокерамике, невысока . С уменьшением длительности ультразвуковых импульсов, что требуетс  дл  повышений разрешающей способности способа, амплитуда сигнала свертки уменьшаетс , а чувствительность способа снижаетс .

-ч ю XI

о

Цель изобретени  - повышение чувствительности за счет изменени  доменной структуры пьезокерамики в присутствии внешнего электрического пол .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в способе контрол  качества поверхности пьезоэлектрика, заключающемс  в том, что дл  каждого локального участка исследуемой поверхности навстречу друг другу излучают ультразвуковые импульсы ПАВ одинаковой частоты и длительности с заданной задержкой относительно друг друга, принимают результирующий сигнал свертки на удвоенной частоте, измер ют амплитуду сигнала свертки, по которой суд т о качестве исследуемой поверхности, на образец при излучении ультразвуковых импульсов воздействуют электрическим полем в направлении, перпендикул рном исследуемой поверхности, с напр женностью (0,25...2,5) -105 В/м, частота которого не превышает частоты синхронизма ПАВ.

На чертеже приведена схема устройства дл  осуществлени  предлагаемого способа, где 1 - исследуемый образец; 2,3 - входные преобразователи ПАВ; 4- верхний параметрический электрод; 5 - нижний параметрический электрод; 6,13 - блоки согласовани ; 7,14 - высокочастотные генераторы; 8 - импульсный генератор с регулируемой длительностью импульсов; 9 - фильтр верхних частот; 10 - селективный вольтметр или измерительный осциллограф; 11 - фильтр нижних частот; 12 - источник напр жени ; 15- регулируема  лини  задержки.

Устройство, реализующее способ контрол  качества поверхности пьезокерамики, состоит из исследуемого образца 1, на поверхности которого в исследуемой области размещен верхний параметрический электрод 4, а по обе его стороны наход тс  входные преобразователи ПАВ 2,3. С противоположной стороны пластины напротив верхнего параметрического электрода расположен нижний параметрический электрод 5. Входные преобразователи ПАВ .через блоки 6,13 согласовани  подключены к высокочастотным генераторам 7,14 соответственно . Высокочастотный генератор 7 непосредственно подключен к импульсному генератору 8 с регулируемой длительностью импульсов, а высокочастотный генератор 14 подключен к импульсному генератору 8 через регулируемую линию задержки 15. Верхний параметрический электрод 4 через фильтр 9 верхних частот подключен к селективному вольтметру или измерительному осциллографу 10, который подключен к генератору 8 импульсов через тракт синхронизации. Через фильтр 1.1 нижних частот верхний параметрический электрод 4 подключен к источнику 12 напр жени , который через тракт синхронизации подключен к генератору 8 импульсов. Ниж- ний параметрический электрод 5 подсоединен к земле.

Способ осуществл етс  следующим образом .

При подаче на входные преобразователи 2 и 3 радиоимпульсов, сформированных с помощью импульсного генератора 8, высокочастотных генераторов 7,14, блоков согласовани  6,13 и регулируемой линии

задержки 15, в пьезокерамическом образце 1 возбуждаютс  ультразвуковые импульсы одинаковой длительности с частотой распростран ющиес  навстречу друг другу. В исследуемой области, где встречаютс  ПАВ,

происходит их взаимодействие, в результате чего на параметрических электродах 4,5 создаетс  переменное электрическое напр жение частотой 2(0 , соответствующее свертке сигналов, возбуждающих ПАВ. 06ласть взаимодействи  определ етс  длительностью ультразвуковых импульсов, вырабатываемых импульсным генератором 8, и относительной задержкой взаимодействующих импульсов, задаваемой регулируемой линией задержки 15. При подаче в момент взаимодействи  ПАВ на один из параметрических электродов электрического напр жени  смещени  (при заземленном втором электроде) с помощью источника 12

напр жени  через фильтр 11 нижних частот с напр женностью 0,25...2,5 105 В/м в образце происходит перестроение доменной структуры. Это вызывает усиление нелинейных эфф.ектов в образце, в результате чего

амплитуда сигнала свертки, поступающего через фильтр верхних частот 9 на селективный вольтметр или измерительный осциллограф 10, возрастает в том случае, если съем сигнала осуществл етс  с бездефектного

участка. В противном случае перестроени  доменной структуры не наблюдаетс  и регистрируемый сигнал свертки  вл етс  слабым , Таким образом, осуществл етс  повышение чувствительности способа контрол  качества поверхности пьезокерамики. Исследовани  проводились при различных длительност х ультразвуковых импульсов ПАВ от 1 до 10 мкс. Внешнее поперечное электрическое поле напр женностью до 7 105

в/м создавалось за счет приложени  к параметрическим электродам как посто нного, так и переменного электрического напр жени . Сравнение чувствительности предлагаемого способа с прототипом проводилось по

методике, котора  заключаетс  в сопоставлении амплитуд сигналов свертки до приложени  электрического пол  к образцу и после того, как подано электрическое напр жение . Например, приложение посто нного электрического пол  напр женностью 1,5 -10 В/м, нормально к исследуемой поверхности , обеспечивает повышение амплитуды выходного сигнала свертки на 25 дБ, т.е. почти в 20 раз. Электрическое поле такой же напр женности, созданное приложением импульсного напр жени  с длительностью импульсов 10 мкс, скважностью 100 обеспечивает повышение амплитуды выходного сигнала свертки на 35 дБ, т.е. более чем в 50 раз.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ контрол  качества поверхности пьезокерамики. заключающийс  в том, что дл  каждого локального участка исследуемой поверхности навстречу друг другу излучают ультразвуковые импульсы поверхностных акустических волн одинаковой частоты и длительности и с заданной задержкой друг относительно друга, принимают результирующий сигнал свертки на удвоенной частоте , измер ют амплитуду сигнала свертки, по которбй суд т о качестве исследуемой поверхности ,отличающи и с   тем что, с целью повышени  чувствительности, на образец при излучении ультразвуковых импульсов воздействуют электрическим полем в направлении , перпендикул рном исследуемой поверхности, с напр женностью (0,25+2,5) 105 В/м, частота которого не превышает частоты синхронизма поверхностных акустических волн.

   дв   а йЬ  д 1д аашаВ8Ни.