RU2019826C1

RU2019826C1 - Unit for forming acoustic field with screwed wavefront

Info

Publication number: RU2019826C1
Authority: RU
Inventors: Александр Евгеньевич Глаголев
Original assignee: Александр Евгеньевич Глаголев
Priority date: 1991-01-30
Filing date: 1991-01-30
Publication date: 1994-09-15

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: unit has delay lines. Excitation unit is made of n equal sectors according to number of delay lines, connected between generator and corresponding sector. Each sector is excited relatively the adjacent sectors with phase shift, that result to creation of rotating electromagnetic field, converted into acoustic field with screwed wavefront by piezoelectric element. EFFECT: improved precision of measurement. 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при ультразвуковом контроле и диагностике. The invention relates to measuring equipment and can be used in ultrasound monitoring and diagnostics.

Известно устройство формирования акустического поля, содержащее генератор сигналов и подключенный к нему ультразвуковой преобразователь, выполненный в виде пьезоэлемента и емкостного узла возбуждения [1]. A device for generating an acoustic field is known, comprising a signal generator and an ultrasound transducer connected to it, made in the form of a piezoelectric element and a capacitive excitation unit [1].

Наиболее близким к изобретению является известное устройство формирования акустического поля с винтовым волновым фронтом, содержащее генератор, узел возбуждения и пьезоэлемент [2]. Closest to the invention is a known device for the formation of an acoustic field with a helical wave front, containing a generator, an excitation unit and a piezoelectric element [2].

Недостатком известного устройства является невозможность использования его для изделий с невинтовой поверхностью. A disadvantage of the known device is the inability to use it for products with a non-screw surface.

Целью изобретения является расширение области использования. The aim of the invention is to expand the scope of use.

Поставленная цель достигается тем, что устройство формирования акустического поля с винтовым волновым фронтом, содержащее генератор, узел возбуждения и пьезоэлемент, снабжено линиями задержки, узел возбуждения выполнен из n равных секторов по числу линий задержек, включенных между генератором и соответствующим сектором узла возбуждения, а время _ti задержки каждой линии выбрано из соотношения:
t_i=(i-1)

, где i - номер сектора;
Т - длительность периода колебаний генератора;
m - коэффициент, характеризующий диаграмму направленности (1 - 5).This goal is achieved in that the device for forming an acoustic field with a helical wavefront containing a generator, an excitation unit and a piezoelectric element is equipped with delay lines, the excitation unit is made of n equal sectors according to the number of delay lines connected between the generator and the corresponding sector of the excitation unit, and time _the delay _{ti of} each line is selected from the relation:
t _i = (i-1)

where i is the sector number;
T is the duration of the oscillation period of the generator;
m is the coefficient characterizing the radiation pattern (1 - 5).

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - пьезоэлемент с емкостным узлом возбуждения; на фиг. 3 - то же, с индукционным узлом возбуждения. In FIG. 1 shows a block diagram of a device; in FIG. 2 - a piezoelectric element with a capacitive node of excitation; in FIG. 3 - the same with the induction node of the excitation.

Устройство содержит генератор 1 возбуждающих сигналов, ультразвуковой преобразователь 2 и приемный блок 3. Преобразователь может быть выполнен как с емкостным, так и с индукционным узлом возбуждения. Преобразователь с емкостным узлом возбуждения (фиг. 2) содержит пьезоэлемент 4, емкостный узел возбуждения в виде размещенного на рабочей поверхности пьезоэлемента 4 электрода 5, разделенного на n равных угловых секторов 6, а каждый из которых соединен с сигнальным выводом 7 через линию 8 задержки. На другой стороне пьезоэлемента 4 расположен общий электрод 9. Преобразователь с индукционным узлом возбуждения (фиг. 3) содержит тороидальную катушку 10 на магнитном сердечнике 11. Катушка 10 выполнена в виде n равных угловых секторных обмоток 12, каждая из которых соединена с общим сигнальным выводом 7 через линию 8 задержки. The device comprises a generator 1 of exciting signals, an ultrasonic transducer 2 and a receiving unit 3. The transducer can be made with either a capacitive or an induction excitation unit. A transducer with a capacitive excitation unit (Fig. 2) contains a piezoelectric element 4, a capacitive excitation unit in the form of an electrode 5 placed on the working surface of a piezoelectric element 4, divided into n equal angular sectors 6, and each of which is connected to the signal output 7 through the delay line 8. A common electrode 9 is located on the other side of the piezoelectric element 4. A transducer with an induction excitation unit (Fig. 3) contains a toroidal coil 10 on a magnetic core 11. The coil 10 is made in the form of n equal angular sector windings 12, each of which is connected to a common signal output 7 through delay line 8.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Генератором 1 возбуждаются восемь секторов 6 через линии 8 задержки, каждая из которых имеет следующие сдвиги (принят один период колебаний за один оборот) t₁ = 0, t₂ = T/8, t₃ = T/4, t₄ = 3Т/8, t₅ = T/2, t₆ = 5T/8, t₇ = 3T/4, t₈ = 7T/8. Каждый сектор 6 возбуждается по отношению к соседнему со сдвигом по фазе 45^о, что создает вращающееся электромагнитное поле в пьезоэлементе 4, который при этом излучает своей рабочей поверхностью винтовой волновой фронт. Описанное устройство может работать и в режиме приема.The generator 1 excites eight sectors 6 through delay lines 8, each of which has the following shifts (one oscillation period per revolution is adopted) t ₁ = 0, t ₂ = T / 8, t ₃ = T / 4, t ₄ = 3T / 8, t ₅ = T / 2, t ₆ = 5T / 8, t ₇ = 3T / 4, t ₈ = 7T / 8. Each sector 6 is raised relative to the adjacent phase-shifted ^about 45, which creates a rotating electromagnetic field in the piezoelectric element 4, which then radiates its working surface a helical wavefront. The described device can operate in receive mode.

Claims

A device for generating an acoustic field with a helical wavefront, containing a generator, an excitation unit and a piezoelectric element, characterized in that, in order to expand the field of use, it is provided with delay lines, the excitation unit is made of n equal sectors by the number of delay lines connected between the generator and the corresponding sector of the excitation node, and the delay time t _{i of} each line is selected from the relation
t _i = (i-1)

,
where i is the sector number;
T is the duration of the oscillation period of the generator;
m is the coefficient characterizing the radiation pattern.