SU1050754A1

SU1050754A1 - Акустический стержневой преобразователь

Info

Publication number: SU1050754A1
Application number: SU823487775A
Authority: SU
Inventors: Владимир Николаевич Носов; Валерий Сергеевич Ямщиков; Владимир Лазаревич Шкуратник; Михаил Дарьевич Вигдорчик
Original assignee: Московский Ордена Трудового Красного Знамени Горный Институт; Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Ядерной Геофизики И Геохимии
Priority date: 1982-09-06
Filing date: 1982-09-06
Publication date: 1983-10-30

Abstract

1. АКУСТИЧЕСКИЙ СТЕРЖНЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий пьезоэлемент; заднюю накладку, переднюю . «акладку, выполненную в виде четвертьволнового концентратора, 6тл;й ч э К) щ и и с тем, что, . с целью увеличени коэффициента преобразовани , QH сн абжен дополнительные волноводом, один конец которого жестко прикреплен к рабочему концу концентратора, а другой с помощью звукопровод щего компаунда к боковой понерхностй пьезоэлемента , причем отношение волновых длин волновода и концентратора составл ет ,1,5-2,5. . ; , ..:, 2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и и с тем, что допсшнительный волновод выполнен .в вйДе трех последовательно соединенных tn стержней, вложенных, один в доугой два из которых полые. .. . ел о. м ел

Description

Изобретение относитс к ультразвуковой технике и может быть испол эовано в ультразвуковых устройствах промышленной аппаратуры, преимущественно в приборах контрол горных пород, бетона и других твердых сред.

Известны акустические преобразователи дл приборов неразрушающего контрол твердых сред, содержащие установленный в корпусе пьезоэлемент , одна из поверхностей которого контактирует с цилиндрическим волноводом , имеющим фланцеобразный выступ, который нар ду с торцовой поверхностью волновода служит дл ввода ультразвуковыхколебаний l| ,

Однако данные преобразователи не позвол ют обеспечить надежный акустический контакт с шероховатой поверхностью контролируемой среды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс преобразователь, содержащий пьезоэлемент , заднюю накладку и переднюю накладку, выполненную в виде концентратора. Осуществл емый в этом преобразователе ввод и прием упругих колебаний через один или несколько концентраторов обеспечи вает надежный акустический контакт с контролируемой средой даже при значительной шерохрватости ее поверхности 2 .

Однако указанный преобразователь характеризуетс малым коэффициентом преобразовани .

цель изобретени - повышейие коэффициента преобразовани .

Поставленна цель достигаетс тем, что акустический преобразователь , содержащий пьезоэлемент, заднюю накладку и переднюю накладку, снабжен дополнительным волноводом, один конец которого жестко присоет динен к рабочему концу концентратора , а другим с помощью звукопрово-. д щего компаунда - к боковой поверхности пьезрэлеменТа, причем отношение волновых длин волновода и концентратора составл ет 1,5-2,5.

Кроме того дополнительный волновод выполнен в виде трех последовательно соединенных стержней, вложенных один в другой, два из которых полые.

На чертеже представлен вариант выполнени акустического преобразовател .

Акустический преобразователь содержит пьезоэлемент в виде четвертьволнового пакета продольно-пол ризованных , пьезоэлектрических шайб 1 и 2, заднюю частотно-понижающую Накладку 3, переднюю накладку, выполненную в виде четвертьволновых (в данном случае трех) концентраторов 4-6, образующих еданую деталь о Число концентраторов в принципе может быть любьом. Однако дл обеспечени надежного акустического контакта с шероховатой контролируемой средой оптимальным вл етс число концентраторов, равное трем.

Внутренн цилиндрическа поверхность пьезоэлектрических шайб 1 и 2 через звукопровод щий компаунд 7 контактирует с волноводом, выполненным в виде сеталлического стержн 8, на втором снабженном резбой конце которого с помс цью гайки ,9 соосно закреплены шайба 10 и хвостовик 11. Заполненный компаундом 7 зазор между внутренней поверхностью пьезоэлектрических шайб 1 и 2 и стержнем 8 с целью уменьшени по- . терь должен быть небольшим (несколько дес тых миллиметра)..

Хвостовик 11 имеет форму аналогичную форме передней накладки, а его рабочие, концы в местах выступов 12-14 жестко (с помощью кле ) св заны с концентраторами 4-6.

Э своей совокупности элементы 8-11 образуют дополнительный волновод , длина которого (в случае его вьшолнени из материала с той же скростью распространени упругих колебаний , что и в материале концентраторов ) в 1,5-2,5 раза превышает длину концентраторов 4-6.

передн накладка с концентрато рами 4-6 обычно выполн етс из легкого материала, например алюмини или магни . Из аналогичных мате риалов выполн ютс детали 8-11 волновода .

Волновод и концентраторы могут быть выполнены к из материалов с различной скоростью распространени упругих колебаний, важно .лишь, чтойи ссотне иение их волновых размеров находилось в пределах 1,5-2,5 Оптимальное значение указанного соотношени в заданных пределах достигаетс изменением размеров шайбы 10, вл ющейс элементом настройки .

На клеммы 15 и 16 (в режиме излучени ) подаетс электрический сигнал с генератора (не показан). С этих же клемм снимаетс электрический сигнал (в режиме приема).

Акустический преобразователь работает следующим образом.

В режиме излучени на клеммы 15 и 16 подают электрический сигнал вызывающий (в силу продольного обратного пьезоэффекта) продольные колебани пьезоэлемента. Вызванна продольными колебани ми пьезоэлемента упруга волна через концентpaTopti 4-6 вводитс в контролируемый материсш.

Длины волноводов подобраны таким образс 4, что участок дополнительного волновода, соединенный с боковой поверхностью пьеэоэлемента, периодически воздействует через зву копровод щий компаунд на пьезоэлемент в фазе со сторонней силой, действующей со стороны электрического пол . Это воздействие -приводит к дополнительному увеличению амплитуды пьезоэлемента, а следовательно, и всего преобразовател при том же подаваемом напр ткении.

В режиме приема акустические колебани контролируемой среды воздействуют на концентратор и дополнительный волноводг которые воздействуют на Jпьезоэлемент Колебани доГполнитёльного волновода привод т

к дополнительным воздействи м на пьезоэлемент, в силу чего возрастает амплитуда колебаний этого элемента и величина выходного напр жени .

Форма дополнительного волновода позвол ет обеспечить необходимое соотношение между волновыми длинами концентратора и волновода, вы10 прлненньл и из материалов с соотношением скоростей звука лежащим

.в широком диапазоне.

Таким образом, предлагаемый акустический преобразователь по срав15 нению с известным позвол ет увеличить коэффициент преобразовани .

Claims

1. АКУСТИЧЕСКИЙ СТЕРЖНЕВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий пье зо элемент^ заднюю накладку, переднюю накладку, выполненную в виде четвертьволнового концентратора, ό тл.и ч аю щ и й с я тем, что, . с целью увеличения коэффициента преобразования, qh снабжен дополнительны»! волноводом, один конец которого жестко прикреплен к рабочему концу концентратора, а другой с помощью звукопроводящего компаунда к боковой поверхности пьезоэлемента, причем отношение волновых длин волновода и концентратора составляет Г,5-2,5,

2. Преобразователь по п. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что дополнительный волновод выполнен .в виде трех последовательно соединенных стержней, вложенных, один в другой, два из которых полые.

SU .,1050754