RU1797047C

RU1797047C - Способ изготовлени демпфера ультразвукового преобразовател

Info

Publication number: RU1797047C
Application number: SU914941073A
Authority: RU
Inventors: Николай Семенович Марьин; Анатолий Петрович Наумчук
Original assignee: Самарское специальное конструкторское бюро Научно-производственного объединения "Нефтехимавтоматика"
Priority date: 1991-04-04
Filing date: 1991-04-04
Publication date: 1993-02-23

Abstract

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых приборах при измерении расхода жидких и газообразных сред. Цель - повышение качества демпфера - достигаетс за счет акустического согласовани демпфера с пьезокерамическим элементом и повышени помехоустойчивости Способ изготовлени демпфера включает в себ нанесение шликера на демпфирующую поверхность пьезоэлемента, размещенного в корпусе преобразовател . Новым в способе вл етс то, что в качестве демпфирующей массы используют шликер, включающий жидкое стекло в качестве св зующего в количестве 99-101 мас.ч., пьезокерамический порошок в качестве наполнител в количестве 65-70 мас.ч., глицерин в качестве пластификатора в количестве 5-10 мас.ч., причем в процессе высушивани шликера осуществл ют вакуу- мирование при 85-90&deg;С в течение 1,5-2 ч и виброобработку в течение Ы,5 ч, а отверж- дение композиционного материала на основе эпоксидной смолы провод т на поверхностной пленке шликера при комнатной температуре в течение 22-24 ч. (Л С

Description

Изобретение относитс к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых приборах при измерении расхода жидких и газообразных сред.

Известен способ изготовлени демпфера из композиционного материала на основе эпоксидной смолы пьезопреобразовател .

К недостатку известного способа относитс сложность и трудоемкость изготовлени демпфера. По известной технологии демпфер имеет недостаточное затухание ультразвуковых волн и низкий эффективный импеданс..

.Наиболее близким по технической сущности к за вл емому решению вл етс

способ изготовлени демпфера преобразовател дл ультразвукового контрол , включающий нанесение демпфирующей ассы на поверхность пьезоэлемента, размещенного в корпусе преобразовател .

При известном способе изготовлени демпфер обладает низкой поглощающей способностью и недостаточным акустическим импедансом.

Цель изобретени - повышение качества демпфера.

Поставленна цель достигаетс тем, что в способе изготовлени демпфера ультразвукового преобразовател , включающего нанесение демпфирующей массы на поверхность пьезозлемента, размещенного в корV4 О XI

О

XI

пусе преобразовател , дл получени демпфирующей массы изготавливают шликер, включающий жидкое стекло в качестве св зующего , пьезокерамический порошок в качестве наполнител и глицерин в качестве пластификатора, при следующем соотношении компонентов, мас.%

Жидкое стекло.90-101 Пьезокерамический 65-70 Порошок глицерин 5-10, который перед нанесением на пьезоэле- мент высушивают при одновременном ваку- умировании при 85-90°С в течение 1-1,5 ч, корпус, с демпфирующей массой подвергают виброобработке, после чего на поверхно- стную пленку демпфирующей массы нанос т композиционный материал на основе эпоксидной смолы и отверждают при его комнатной те мпературе ч.

Способ изготовлени демпфера преобразовател осуществл етс следующим образом .

В емкость засыпают 70 г (мае.ч) порошка пьезокерамической массы, например ЦТС-19, и заливают жидким стеклом в количестве 100 г (мае.ч), перемешивают до получени ее однородности. Затем к смеси добавл ют 7 г (мае.ч) глицерина и снова тщательно перемешивают.

. Форму с массой помещают в вакуумный термошкаф и в течение 2 ч вакуумируют при 85-90°С. После остывани шликер (густа , тестообразна масса) перекладывают в корпус преобразовател с размещенным в нем пьезоэлементом (перед нанесением на пье- зоэлемент шликера его поверхность следует покрыть гидрофобным клеем или лаком), Корпус с массой помещают на вибростенд или центрифугу и подвергают в течение 1- 1,5 ч виброобработке, способствующей уплотнению демпфирующей массы. После виброобработки с поверхности шликера удал ют остатки жидкого стекла. При образовании пленки .на поверхности шликера (процесс высушивани шликера при 10- 20°С, не содержащего крёмнефтористый натрий, происходит только в поверхностном слое за счет высыхани и взаимодействи силиката натри с углекислотой воздуха, в результате чего получаетс на поверхности шликера пленка с достаточной прочностью) корпус заливают композиционным материалом на основе эпоксидной смолы. Отверждение композиционного материала происходит при комнатной температуре в течение 22-24 ч. После отверждени композиции полностью прекращаетс высыхание шликера и под композиционным материалом сохран етс густа тестообразна масса, имеюща устойчивый механоакустический контакт с пьезоэлементом.

Полученна масса имеет акустически импе .данс, близкий к акустическому импедансу

пьезоэлемента и составл ет (19-21) -10 кг/(м2-с). Уменьшение массовых частей жидкого стекла ниже указанных пределов приводит к увеличению в зкости и неоднородности всей массы. Увеличение массовых

0; частей жидкого стекла выше указанных пределов приводит к увеличению времени высушивани массы (испарение физической воды).

Лучшими свойствами обладает демпфи5

рующа масса при содержании пьезокерамического порошка 65-70 мае.ч., при котором полученна масса имеет акустиче- скийимпеданс, близкий к акустическому импедансу пьезоэлемента, и, кроме того, при

0 таком содержаний ингредиентов способ изготовлени демпфера обладает хорошей . технологичностью (лучший режим сушки, исключает содержание пузырьков воздуха в материале и т.д.).

5

При высушивании шликера ниже указанных пределов, например при 80°С, увеличиваетс врем сушки массы до 3-4 ч. : При высушивании шликера выше ука0 занных пределов, например при 95 °С, быстро образуетс поверхностна пенка шликера, затрудн юща вакуумирование массы...

Добавка глицерина в смесь выше ука5 занных пределов замедл ет процесс высуг шивани шликера. Добавка глицерина в смесь ниже указанных пределов уменьшает пластичность шликера. В каждом случае ингредиенты берутс одни и те же (в мас.ч.), а

0 их, количество зависит от обьема демпфирующих пьезокерамических элементов.

При таком способе изготовлени преобразовател в системе излучатель-приемник излучающий акустический импульс получа5 етс в виде одной волны синусоидальных колебаний и длительностью около одной микросекунды. Благодар тому, что демпфер имеет густую тестообразную массу, в нем полностью гас тс поперечные колеба0 ни пьезоэлемента (в массе не распростран ютс сдвиговые напр жени ) и, кроме того, при небольшой высоте демпфера происходит интенсивное затухание колебаний, излученные пьезоэлементом в демпфирую5 щую массу.

Предложенный способ изготовлени демпфера особенно эффективен на высоких частотах работы преобразовател , а также может быть использован в преобразовател х , работающих на низких частота, которые трудно демпфировать.

Таким образом, использование способа изготовлени демпфера дл ультразвукового преобразовател позвол ет получить де-

мпфер с большим акустическим импедансом , близким к пьезокерамическому элементу и большим коэффициентом затухани ультразвуковых волн.

Claims

Формула изобретени Способ изготовлени демпфера ультра- звукового преобразовател , включающий нанесение демпфирующей массы на поверхность пьезоэлемента, размещенного в корпусе преобразовател , отличающийс тем, что, с целью повышени качества де- мпфера, дл получени демпфирующей массы изготавливают шликер, включающий жидкое стекло в качестве св зующего, пье- зокерамический. порошок в качестве наполнител и глицерин в качестве пластификатора при следующем соотношении компонентов, мас.%: .

Жидкое стекло99-101

Пьезокераамический : порошок65-70

Глицерин5-10 который перед нанесением на пьезоэле- мент высушивают при одновременном ваку- умировании при 85-90°С в течение 1-1,5 ч, корпус с демпфирующей массой подвергают вйброобработке, после чего на поверхностную пленку демпфирующей массы нанос т композиционный материал и отвер- ждают его при комнатной температуре в течение 22-24 ч.