RU2055359C1 - Prismatic ultrasonic piezoelectric converter - Google Patents

Prismatic ultrasonic piezoelectric converter Download PDF

Info

Publication number
RU2055359C1
RU2055359C1 SU4929796A RU2055359C1 RU 2055359 C1 RU2055359 C1 RU 2055359C1 SU 4929796 A SU4929796 A SU 4929796A RU 2055359 C1 RU2055359 C1 RU 2055359C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
conical
waveguides
nozzles
dimensions
prismatic
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Н.Н. Дубровин
Original Assignee
Самарский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Самарский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей filed Critical Самарский филиал Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей
Priority to SU4929796 priority Critical patent/RU2055359C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2055359C1 publication Critical patent/RU2055359C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: nondestructive control of materials. SUBSTANCE: prismatic ultrasonic piezoelectric converter has piezoelement installed in prism, acoustic lines mounted on external surface of piezoelement at specified angle and cylindrical conical sound conductive extension pieces which number agrees with number of conic waveguides which have conical cavities in end face surfaces with dimensions corresponding to dimensions of conical waveguides. Material of extension pieces provides for propagation of transformed lateral waves in them. Extension pieces have specified length and diameter. EFFECT: enhanced productivity and authenticity of ultrasonic inspection. 2 dwg

Description

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии. The invention relates to non-destructive testing and can be used in ultrasonic inspection.

Известны средства определения чувствительности контроля при помощи искусственных контрольных отражателей [1]
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является призматический ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, содержащий пьезоэлемент, установленный на призме [2]
Боковые цилиндрические отражатели расположены в призме на пути распространения продольной и поперечной волн, отражающих в процессе контроля в корпус преобразователя, а расстояния от точки ввода ультразвуковых колебаний до отражателей выбраны такими, что тест-импульсы от этих отражателей располагаются в начале и конце зоны контроля.
Known means for determining the sensitivity of control using artificial control reflectors [1]
The closest in technical essence to the proposed one is a prismatic ultrasonic piezoelectric transducer containing a piezoelectric element mounted on a prism [2]
Lateral cylindrical reflectors are located in a prism along the propagation path of longitudinal and transverse waves, which reflect during the control process into the transducer body, and the distances from the ultrasonic vibrations input point to the reflectors are chosen such that the test pulses from these reflectors are located at the beginning and end of the control zone.

К недостаткам этого преобразователя относится ограниченность его применения, связанная с размерами призмы преобразователя. Так, для зоны контроля, например. 150 мм по ходу луча в материале со скоростью звука 5000 м/с (металл) и скоростью звука в призме 2500 м/с (оргстекло, полистирол) величина протяженности хода луча должна быть примерно 15 мм. Это явление наиболее ярко выражено при контроле толстостенных изделий на первом, втором и т.д. отражении от нижней и верхней граней контролируемого объекта. The disadvantages of this transducer include its limited use, associated with the size of the transducer prism. So, for the control zone, for example. 150 mm along the beam in a material with a speed of sound of 5000 m / s (metal) and a speed of sound in a prism of 2500 m / s (plexiglass, polystyrene) the length of the beam should be approximately 15 mm. This phenomenon is most pronounced when controlling thick-walled products in the first, second, etc. reflection from the lower and upper faces of the controlled object.

При подобном эталонировании отражателем является боковая поверхность цилиндра с заданным диаметром, что также снижает диапазон изменения чувствительности при разных режимах контроля. With such a standardization, the reflector is the side surface of the cylinder with a given diameter, which also reduces the range of sensitivity changes under different control modes.

Подобный способ эталонирования неприменим для преобразователей с переменным углом ввода, так как при изменении угла наклона пьезоэлемента в призме происходит несовпадение хода лучей на границе раздела с направлением на цилиндрические отражатели. Such a standardization method is not applicable for transducers with a variable input angle, since when the angle of inclination of the piezoelectric element in the prism changes, the ray paths mismatch at the interface with the direction to the cylindrical reflectors.

Цель изобретения повышение производительности и надежности ультразвукового контроля. The purpose of the invention is to increase the productivity and reliability of ultrasonic testing.

Сущность изобретения заключается в том, что призматический ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь (УЗ ПЭП), содержащий пьезоэлемент, установленный на призме, дополнительно снабжен коническими звукопроводящими волноводами, установленными на внешней торцовой поверхности пьезоэлемента под заданным углом к ней, и цилиндрическими съемными звукопоглощающими насадками по числу конических волноводов, в которых с торцовой поверхности выполнены конические полости, размеры конических полостей соответствуют размерам конических волноводов, каждая из насадок конической полостью сопряжена с волноводом, материал насадок выбран из условия распространения в них трансформированных на границе раздела поперечных волн, длина насадки выбирается из соотношения
lmin ≅ L ≅ lmax. где lmin=

Figure 00000001

lmax=
Figure 00000002

V скорость звука в материале цилиндрической насадки;
t1 и t2 заранее определенное время появления импульса на экране соответственно от ближайшего и наиболее отдаленного от преобразователя дефекта, а наружные диаметры насадок соответствуют диаметрам эталонных отражателей.The essence of the invention lies in the fact that a prismatic ultrasonic piezoelectric transducer (ultrasonic probe) containing a piezoelectric element mounted on a prism is additionally equipped with conical sound-conducting waveguides mounted on the external end surface of the piezoelectric element at a given angle to it, and cylindrical removable sound-absorbing nozzles according to the number of conical waveguides in which conical cavities are made from the end surface, the dimensions of the conical cavities correspond to the dimensions of the conical of olnovodov, each of the nozzles in a conical cavity is interfaced with a waveguide, the material of the nozzles is selected from the condition of propagation of transverse waves transformed at the interface, the length of the nozzle is selected from the ratio
l min ≅ L ≅ l max . where l min =
Figure 00000001

l max =
Figure 00000002

V is the speed of sound in the material of the cylindrical nozzle;
t 1 and t 2 a predetermined time of the appearance of the pulse on the screen, respectively, from the nearest and most distant from the transducer defect, and the outer diameters of the nozzles correspond to the diameters of the reference reflectors.

На фиг.1 показан УЗ ПЭП в процессе контроля на изделии; на фиг.2 тест-импульсы на экране дефектоскопа. Figure 1 shows the ultrasonic probe in the control process on the product; figure 2 test pulses on the screen of the flaw detector.

Призматический УЗ ПЭП содержит пьезоэлемент 1, призму 2, конические волноводы 3 и 4 (показано по одному конусному волноводу), цилиндрическую съемную звукопоглощающую насадку 5 длиной LL и диаметром D1, цилиндрические насадки 6 длиной Lt и диаметром D2 (показано по одной насадке). На фиг.1 показаны контролируемое изделие 7 и дефекты 8 и 9.A prismatic ultrasonic probe contains a piezoelectric element 1, a prism 2, conical waveguides 3 and 4 (one cone waveguide shown), a cylindrical removable sound-absorbing nozzle 5 of length L L and diameter D 1 , cylindrical nozzles 6 of length L t and diameter D 2 (shown one at a time nozzle). Figure 1 shows the controlled product 7 and defects 8 and 9.

На фиг. 2 показаны зондирующий сигнал 10, эхо-сигнал 5' от отражателя, эхо-сигнал 6' от отражателя, эхо-сигнал 8' от дефекта 8, эхо-сигнал 9' от дефекта 9. In FIG. 2 shows the probe signal 10, the echo 5 'from the reflector, the echo 6' from the reflector, the echo 8 'from the defect 8, the echo 9' from the defect 9.

Длину насадок 5 и 6 выбирают так, чтобы в процессе контроля эхо-сигналы 5'и 6' располагались по краям зоны автоматической сигнализации дефекта (АСД) 1 для дефекта 8, диаметры D1 и D2 должны соответствовать диаметру, соответствующему минимально выявленному дефекту для зоны АСД I, длина и диаметр неуказанных насадок для зоны АСД II дефекта 9 обозначены тест-сигналами 11 и 12.The lengths of nozzles 5 and 6 are chosen so that during the monitoring process the echoes 5'and 6 'are located at the edges of the automatic defect alarm (ASD) zone 1 for defect 8, the diameters D 1 and D 2 must correspond to the diameter corresponding to the minimum detected defect for zone ASD I, the length and diameter of unspecified nozzles for zone ASD II of defect 9 are indicated by test signals 11 and 12.

Призматический УЗ ПЭП работает следующим образом. Prismatic ultrasonic probe works as follows.

Преобразователь помещают на контролируемое изделие 7, производят поиск дефектов. Находят минимально выявленный дефект. Устанавливают при помощи контактной смазки насадки 5 и 6 длиной LL и Lt. При этом диаметры насадок D1 и D2 соответствуют по отражательной способности отражению от минимального выявляемого дефекта 8 в ближней и дальней зонах. Путем сравнения на экране дефектоскопа амплитуд тест-сигналов и сигналов от дефектов судят о размерах дефектов и о качестве изделия.The converter is placed on the controlled product 7, and defects are searched. Find the minimum detected defect. Set with contact grease nozzles 5 and 6 of length L L and L t . Moreover, the diameters of the nozzles D 1 and D 2 correspond in reflectivity to reflection from the minimum detectable defect 8 in the near and far zones. By comparing the amplitudes of test signals and signals from defects on the screen of a flaw detector, the sizes of defects and the quality of the product are judged.

При необходимости при помощи дополнительных насадок формируют соответствующие зоны контроля для дефекта 9. If necessary, using additional nozzles form the corresponding control zone for the defect 9.

Claims (1)

ПРИЗМАТИЧЕСКИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий пьезоэлемент, установленный на призме, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и надежности ультразвукового контроля, он снабжен коническими звукопоглощающими волноводами, установленными на внешней торцевой поверхности пьезоэлемента под заданным углом к ней, и цилиндрическими съемными звукопоглощающими насадками по числу конических волноводов, в которых с торцевой поверхности выполнены конические полости, размеры конических полостей соответствуют размерам конических волноводов, каждая из насадок конической полостью сопряжена с волноводом, метариал насадок выбран из условия распространения в них трансформированных на границе раздела поперечных волн, а длина насадки выбирается из соотношения
lmin ≅ L ≅ lmax,
где lmin = vt1/2,
lmax = vt2/2,
где v - скорость звука в материале цилиндрической насадки;
t1 и t2 - заранее определенное время появления на экране соответственно ближайшего и наиболее отдаленного от преобразователя дефекта,
а наружные диаметры насадок соответствуют диаметрам эталонных отражателей.
A PRISMATIC ULTRASONIC PIEZOELECTRIC TRANSDUCER containing a piezoelectric element mounted on a prism, characterized in that, in order to increase the performance and reliability of ultrasonic control, it is equipped with conical sound-absorbing waveguides mounted on the outer end surface of the piezoelectric element and having a cylindrical absorption at a given angle the number of conical waveguides in which conical cavities are made from the end surface, the dimensions of the conical cavity correspond to the dimensions of tapered waveguides, each of the nozzles is associated with the conical cavity waveguide metarial nozzles is selected from the propagation conditions are transformed into the interface of transverse waves, and the length of the nozzle is selected from the relation
l m i n ≅ L ≅ l m a x ,
where l m i n = vt 1/2 ,
l m a x = vt 2/2,
where v is the speed of sound in the material of the cylindrical nozzle;
t 1 and t 2 - a predetermined time of appearance on the screen, respectively, of the closest and most remote defect from the transducer,
and the outer diameters of the nozzles correspond to the diameters of the reference reflectors.
SU4929796 1991-04-22 1991-04-22 Prismatic ultrasonic piezoelectric converter RU2055359C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4929796 RU2055359C1 (en) 1991-04-22 1991-04-22 Prismatic ultrasonic piezoelectric converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4929796 RU2055359C1 (en) 1991-04-22 1991-04-22 Prismatic ultrasonic piezoelectric converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2055359C1 true RU2055359C1 (en) 1996-02-27

Family

ID=21571037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4929796 RU2055359C1 (en) 1991-04-22 1991-04-22 Prismatic ultrasonic piezoelectric converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2055359C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2820460C1 (en) * 2023-07-17 2024-06-04 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Method of ultrasonic non-destructive testing

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник./Под ред.В.В.Клюева. М.: Машиностроение, т.2, 1976, с.203. *
2. Авторское свидетельство СССР N 1099274, кл. G 01N 29/24, 1983. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2820460C1 (en) * 2023-07-17 2024-06-04 Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" Method of ultrasonic non-destructive testing

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6105431A (en) Ultrasonic inspection
US2527986A (en) Supersonic testing
US4237720A (en) Ultrasonic particulate sensing
US3379902A (en) Ultrasonic testing apparatus
RU2055359C1 (en) Prismatic ultrasonic piezoelectric converter
US4380929A (en) Method and apparatus for ultrasonic detection of near-surface discontinuities
RU2791670C1 (en) Method for checking quality of acoustic contact between ultrasonic transducer and ceramic product during ultrasonic flaw detection
US3349607A (en) Ultrasonic flaw detection in small diameter metal tubing
JP2001050941A (en) Variable angle ultrasonic probe and variable angle ultrasonic flaw-detecting device
JPS5831870B2 (en) Ultrasonic flaw detection equipment
RU2789244C1 (en) Method for ultrasonic control of the surface of quartz ceramic products for the presence of scratches
JP2630393B2 (en) Ultrasonic flaw detector
JPH0136130Y2 (en)
RU1797043C (en) Method of ultrasonic defectoscopy of products with simultaneous acoustic contact quality control
JPH0212609Y2 (en)
SU1569696A1 (en) Transducer for ultrasonic inspection
RU2679480C1 (en) Method of acoustic control of bars with waveguide method
SU1290157A1 (en) Device for performing ultrasonic checking of articles
JP2630392B2 (en) Ultrasonic flaw detector
SU1165980A2 (en) Method of ultrasonic check of shear waves of plane-parallel articles
SU1762222A1 (en) For control of acoustic contact quality for ultrasound control
SU1486917A1 (en) Method of ultrasonic monitoring of quality of elongated articles
Ushakov et al. Sensitivity of a flaw detector during ultrasonic testing by chord-type transducers
SU1260850A1 (en) Ultrasonic inclined transducer
CN117330644A (en) Ultrasonic probe for nondestructive testing of materials by ultrasonic pulses