RU2082163C1 - Ультразвуковой низкочастотный преобразователь - Google Patents
Ультразвуковой низкочастотный преобразователь Download PDFInfo
- Publication number
- RU2082163C1 RU2082163C1 RU94005901A RU94005901A RU2082163C1 RU 2082163 C1 RU2082163 C1 RU 2082163C1 RU 94005901 A RU94005901 A RU 94005901A RU 94005901 A RU94005901 A RU 94005901A RU 2082163 C1 RU2082163 C1 RU 2082163C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- piezoelectric elements
- transducer
- tread
- piezoelectric element
- phase
- Prior art date
Links
Abstract
Использование: дефектоскопия, структуроскопия и толщинометрия изделий из бетона и горных пород. Сущность изобретения: преобразователь содержит герметичный корпус с протектором, заполненный демпфирующей жидкостью, в котором размещены два пьезоэлемента. Протектор выполнен с возможностью контактирования с поверхностью контролируемого изделия в точке или по линии и имеет малые волновые размеры. Пьезоэлементы расположены симметрично относительно акустической оси преобразователя и через коммутатор могут подключаться к выводам преобразователя либо синфазно, либо противофазно. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано при дефектоскопии, структуроскопии и толщинометрии, в частности, при исследовании крупноструктурных и неоднородных материалов, таких как бетоны, пластики и горные породы.
Известен ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус с протектором в виде усеченного конуса, пьезоэлемент и демпфер, размещенный в корпусе [1]
Однако данный преобразователь создает в исследуемом материале только продольную волну и может использоваться только в области высоких частот, что существенно ограничивает сферу его применения. Кроме того, для установки преобразователя на контролируемое изделие необходим клей или смачивающаяся жидкость.
Однако данный преобразователь создает в исследуемом материале только продольную волну и может использоваться только в области высоких частот, что существенно ограничивает сферу его применения. Кроме того, для установки преобразователя на контролируемое изделие необходим клей или смачивающаяся жидкость.
Известен раздельно-совмещенный преобразователь, в корпусе которого установлены под углом 45 градусов излучатель поперечной волны и приемный элемент [2]
Этот преобразователь также имеет ограниченную область применения, так как может работать только в высокочастотной области и требует значительных усилий для обеспечения хорошего акустического контакта даже с гладкой поверхностью.
Этот преобразователь также имеет ограниченную область применения, так как может работать только в высокочастотной области и требует значительных усилий для обеспечения хорошего акустического контакта даже с гладкой поверхностью.
Наиболее близким к предложенному является ультразвуковой низкочастотный преобразователь, содержащий герметичный корпус с протектором, заполненный демпфирующей жидкостью, в котором размещен пьезоэлемент [3]
Известный преобразователь может использоваться в низкочастотной области благодаря наличию жидкого демпфера с высоким затуханием ультразвука (около 3000 дБ/м) на низких частотах. Однако его функциональные возможности и сфера использования также ограничены из-за того, что он может излучать и принимать только продольную акустическую волну, в то время как для многих применений в низкочастотной области, наряду с продольной необходима поперечная волна. Кроме того, и этот преобразователь требует применения контактных жидкостей.
Известный преобразователь может использоваться в низкочастотной области благодаря наличию жидкого демпфера с высоким затуханием ультразвука (около 3000 дБ/м) на низких частотах. Однако его функциональные возможности и сфера использования также ограничены из-за того, что он может излучать и принимать только продольную акустическую волну, в то время как для многих применений в низкочастотной области, наряду с продольной необходима поперечная волна. Кроме того, и этот преобразователь требует применения контактных жидкостей.
Таким образом, техническим результатом, ожидаемым от использования изобретения, является расширение функциональных возможностей и области применения преобразователя за счет излучения и приема поперечных ультразвуковых волн, работы в режимах продольных или поперечных волн по выбору, а также за счет возможности использования преобразователя на шероховатой неподготовленной поверхности без использования клея и смачивающей жидкости.
Указанный результат достигается тем, что ультразвуковой низкочастотный преобразователь, содержащий герметичный корпус с демпфирующей жидкостью, пьезоэлемент, установленный внутри корпуса, и протектор, сопряженный с корпусом со стороны излучающей поверхности пьезоэлемента снабжен вторым пьезоэлементом и коммутатором с обеспечением подключения пьезоэлементов синфазно или противофазно, второй пьезоэлемент расположен в корпусе симметрично первому пьезоэлементу относительно акустической оси преобразователя, а протектор выполнен с возможностью контактирования с поверхностью контролируемого изделия в точке или по линии.
При этом высоту протектора и расстояние между центрами пьезоэлементов выбирают из соотношений:
h< λ/10, 2d>h>d/2,
где h высота протектора,
d расстояние между центрами пьезоэлементов,
λ длина акустической волны в материале протектора.
h< λ/10, 2d>h>d/2,
где h высота протектора,
d расстояние между центрами пьезоэлементов,
λ длина акустической волны в материале протектора.
На чертеже схематично изображен ультразвуковой преобразователь с коммутатором пьезоэлементов. Преобразователь содержит корпус 1, заполненный жидким демпфером 2 и снабженный герметичной крышкой 3. В корпусе 1 установлены пьезоэлементы 4, 5. Корпус 1 снабжен протектором 6, имеющим форму конуса или пирамиды для контактирования с поверхностью контролируемого изделия в точке, или форму треугольной призмы, рабочее ребро которой перпендикулярно плоскости чертежа (фиг. 1), для обеспечения акустического контакта по линии.
Выводы пьезоэлементов 4, 5 соединены с коммутатором 7, который позволяет подключать их к выводам 8 преобразователя, соединяя пьезоэлементы между собой как синфазно, так и противофазно для излучения продольных и поперечных ультразвуковых волн соответственно, а также для приема этих типов волн.
Преобразователь работает следующим образом. После установки преобразователя острым рабочим торцом протектора 6 на исследуемую поверхность изделия к выводам 8 преобразователя подводят возбуждающее напряжение или в случае приема ультразвуковых колебаний снимают с этих выводов принятый сигнал. При синфазном включении пьезоэлементов 4, 5 они колеблются синфазно, поэтому вершина (или ребро) протектора 6, контактирующая с изделием, совершает колебания вдоль продольной оси преобразователя, излучая продольные волны. Во время приема продольные колебания вершины протектора 6 передаются на оба пьезоэлемента 4, 5 в фазе, поэтому на их выводах возникают синфазные сигналы. Поскольку пьезоэлементы 4, 5 включены синфазно, эти сигналы складываются, образуя выходной сигнал преобразователя, являющийся результатом приема продольных волн.
При противофазном соединении пьезоэлементов 4, 5 в режиме излучения пьезоэлементы колеблются противофазно, то есть, когда один из них сжимается, то другой растягивается. Поэтому основание протектора 6, непосредственно сопряженное с пьезоэлементами 4, 5, изгибается, а вершина протектора 6 совершает поперечные колебания относительно акустической оси преобразователя. Таким образом происходит излучение поперечных ультразвуковых волн. В режиме приема, наоборот, поперечные колебания вершины протектора 6 преобразуются в противофазные колебания пьезоэлементов 4, 5, электрические сигналы с которых также противофазны. Поскольку пьезоэлементы 4, 5 коммутатором 7 соединены противофазно, сигналы с них суммируются и на выводах 8 преобразователя образуется принятый сигнал поперечной волны.
Соблюдение вышеприведенных соотношений между высотой h протектора, расстоянием d между пьезоэлементами и длиной ультразвуковой волны l обеспечивает малые волновые расстояния между точками акустического контакта пьезоэлементов с протектором и протектора с контролируемым изделием. В результате протектор совершает колебания как жесткое тело, а не является волноводом, где две противофазные волны от пьезоэлементов гасили бы друг друга при распространении к вершине протектора, контактирующей с изделием. Это наряду с описанным расположением и соединением пьезоэлементов 4, 5 позволяет излучать и принимать поперечные ультразвуковые волны.
Таким образом, предлагаемый преобразователь может выступать в роли преобразователя продольных или поперечных ультразвуковых волн по выбору в зависимости от состояния коммутатора. Кроме того, преобразователь не требует применения контактных жидкостей и подготовки поверхности изделия для контроля. Передача акустической энергии от преобразователя к изделию и обратно происходит через сухой контакт острого протектора в точке или по линии с поверхностью изделия.
Claims (2)
1. Ультразвуковой низкочастотный преобразователь, содержащий герметичный корпус с демпфирующей жидкостью, пьезоэлемент, установленный внутри корпуса, и протектор, сопряженный с корпусом со стороны излучающей поверхности пьезоэлемента, отличающийся тем, что он снабжен вторым пьезоэлементом и коммутатором с обеспечением подключения пьезоэлементов синфазно или противофазно, второй пьезоэлемент расположен в корпусе симметрично первому пьезоэлементу относительно акустической оси преобразователя, а протектор выполнен с возможностью контактирования с поверхностью контролируемого изделия в точке или по линии.
2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что высоту протектора и расстояние между центрами пьезоэлементов выбирают из соотношений
h < λ/10;
2d > h > d/2,
где h высота протектора;
d расстояние между центрами пьезоэлементов;
λ длина акустической волны в материале протектора.
h < λ/10;
2d > h > d/2,
где h высота протектора;
d расстояние между центрами пьезоэлементов;
λ длина акустической волны в материале протектора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94005901A RU2082163C1 (ru) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | Ультразвуковой низкочастотный преобразователь |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94005901A RU2082163C1 (ru) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | Ультразвуковой низкочастотный преобразователь |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94005901A RU94005901A (ru) | 1995-11-20 |
RU2082163C1 true RU2082163C1 (ru) | 1997-06-20 |
Family
ID=20152700
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94005901A RU2082163C1 (ru) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | Ультразвуковой низкочастотный преобразователь |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2082163C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002090972A1 (fr) * | 2001-04-23 | 2002-11-14 | Andrei Anatolievich Samokrutov | Convertisseur ultrasonique de composition basse frequence avec commutation de types d'ondes |
WO2013081493A1 (ru) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | Kurochkin Aleksandr Sergeevich | Ультразвуковой иммерсионный многосекционный совмещенный пьезоэлектрический преобразователь |
WO2013081494A1 (ru) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | Kurochkin Aleksandr Sergeevich | Ультразвуковой иммерсионный многосекционный совмещенный пьезоэлектрический преобразователь |
RU2541672C1 (ru) * | 2013-10-10 | 2015-02-20 | Александр Сергеевич Курочкин | Ультразвуковой иммерсионный многосекционный пьезоэлектрический преобразователь |
RU2584063C1 (ru) * | 2015-01-21 | 2016-05-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Ультразвуковой низкочастотный преобразователь |
-
1994
- 1994-02-21 RU RU94005901A patent/RU2082163C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. 3аявка ФРГ N 3200762, кл. G 01 N 29/00, 1982. 2. Патент ЕПВ N 0057432, кл. G 01 N 29/00, 1982. 3. Дефектоскопия.- 1990, N 6, с.44 - 50. * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002090972A1 (fr) * | 2001-04-23 | 2002-11-14 | Andrei Anatolievich Samokrutov | Convertisseur ultrasonique de composition basse frequence avec commutation de types d'ondes |
EP1394538A1 (en) * | 2001-04-23 | 2004-03-03 | Andrei Anatolievich Samokrutov | Ultrasound low frequency composition converter provided with mode switch |
EP1394538A4 (en) * | 2001-04-23 | 2006-07-19 | Andrei Anatolievich Samokrutov | ULTRASONIC LOW FREQUENCY COMPOSITION TRANSFER EQUIPPED WITH MODE REPLACEMENT |
WO2013081494A1 (ru) * | 2011-11-30 | 2013-06-06 | Kurochkin Aleksandr Sergeevich | Ультразвуковой иммерсионный многосекционный совмещенный пьезоэлектрический преобразователь |
RU2499254C2 (ru) * | 2011-11-30 | 2013-11-20 | Александр Сергеевич Курочкин | Ультразвуковой иммерсионный многосекционный совмещенный пьезоэлектрический преобразователь |
WO2013081493A1 (ru) * | 2011-12-01 | 2013-06-06 | Kurochkin Aleksandr Sergeevich | Ультразвуковой иммерсионный многосекционный совмещенный пьезоэлектрический преобразователь |
RU2541672C1 (ru) * | 2013-10-10 | 2015-02-20 | Александр Сергеевич Курочкин | Ультразвуковой иммерсионный многосекционный пьезоэлектрический преобразователь |
RU2584063C1 (ru) * | 2015-01-21 | 2016-05-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Ультразвуковой низкочастотный преобразователь |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4122725A (en) | Length mode piezoelectric ultrasonic transducer for inspection of solid objects | |
EP1434039B1 (en) | Liquid level measuring device | |
EP2076061B1 (en) | Ultrasonic transducer | |
EA199900793A1 (ru) | Акустическое устройство | |
CA2247485C (en) | Assembly for sensing and/or monitoring a predetermined level in a vessel | |
KR890012710A (ko) | 위상변환기를 가진 초음파 세정장치 | |
US20010006318A1 (en) | Method for exciting lamb waves in a plate, in particular a container wall, and an apparatus for carrying out the method and for receiving the excited lamb waves | |
RU2082163C1 (ru) | Ультразвуковой низкочастотный преобразователь | |
CN107306372B (zh) | 具有放射元件的超声波换能器 | |
JP3062170B2 (ja) | 音響変換装置 | |
US3912954A (en) | Acoustic antenna | |
RU2224250C2 (ru) | Ультразвуковой низкочастотный композиционный преобразователь с переключением типа волн | |
US3435260A (en) | Vibration sensor | |
RU2584063C1 (ru) | Ультразвуковой низкочастотный преобразователь | |
US5218858A (en) | Thin rod flexural acoustic wave sensors | |
Remenieras et al. | Non intrusive measurements of the acoustic pressure and velocity fluctuations of fluids flowing in pipes | |
SU845129A1 (ru) | Акустический преобразователь | |
RU2703825C1 (ru) | Ультразвуковой низкочастотный преобразователь | |
SU491413A1 (ru) | Электроакустический преобразователь | |
SU1337852A1 (ru) | Устройство дл подавлени волны по корпусу в приборах акустического каротажа | |
SU777851A1 (ru) | Гидроакустический преобразователь | |
SU1746299A1 (ru) | Пьезоакустический датчик | |
JPS5853835Y2 (ja) | 超音波トランスジュ−サ | |
RU64377U1 (ru) | Ультразвуковой низкочастотный преобразователь | |
SU571777A1 (ru) | Ультразвуковой дальномер |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20130222 |