SU1163252A1

SU1163252A1 - Ultrasonic transducer for measuring velocity of transverse ultrasonic vibrations

Info

Publication number: SU1163252A1
Application number: SU823506436A
Authority: SU
Inventors: Феликс Феликсович Горбацевич; Николай Николаевич Абрамов
Original assignee: Горный Институт Ордена Ленина Кольского Филиала Им.С.М.Кирова Ан Ссср
Priority date: 1982-10-27
Filing date: 1982-10-27
Publication date: 1985-06-23

Abstract

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОПЕРЕЧНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий эвукопровод с цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на нем пьезопластину с электродами на противоположных поверхност х, отличающийс тем, что, с целью повьввеии точности измерений, в плоскости симметрии звукопррвода выполнена цилиндрическа канавка, расположенна вдоль образующей на его рабочей поверхности, электроды разделены зазором, вьлолиеиньм в одной плоскости с канавкой, равным ширине последней, на две накрест соединенные пары. (Л с о со ю СП ю ULTRASONIC TRANSDUCER FOR MEASURING VELOCITY CROSS ULTRASONIC VIBRATIONS comprising evukoprovod with a cylindrical working surface and fixed thereon piezoceramic plate with electrodes on opposite surfaces, characterized in that, in order povvveii measurement accuracy, formed cylindrical recess in the plane zvukoprrvoda symmetry disposed along a generatrix on its working surface, the electrodes are separated by a gap, in the same plane with a groove equal to the width of the latter, into two cross stitched couples. (L with about with yu SP

Description

Изобретение относитс к области средств и методов неразрушающего контрол и может быть использовано, в. частности, в измерительной технике дл определени скоростей распространени упругих волн.The invention relates to the field of non-destructive testing means and methods and can be used in. in particular, in measuring equipment for determining the propagation speeds of elastic waves.

Известно устройство, содержащее пьезозлемент с электродами, закрепленный на звукопроводе, состо щем из двух акустически св занных между собой частей. На границе раздела этих частей происходит преобразование продольных волн в поперечные 1 JA device comprising a piezoelectric element with electrodes, mounted on a core, consisting of two acoustically interconnected parts, is known. At the interface of these parts, longitudinal waves are transformed into transverse 1 J

Недостатком этого устройства вл етс низка точность измерений ско рооти поперечных ультразвуковых колебаний из-за трудности передачи поперечных колебаний без потерь из одной части звукопровода в другую и затем в исследуемую среду.A disadvantage of this device is the low accuracy of measurements of the transverse ultrasonic oscillation speeds due to the difficulty of transmitting transverse oscillations without loss from one part of the acoustic duct to another and then to the medium under study.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс ультразвуковой преобразователь дл измерени скорости поперечных ультразвуковых колебаний , содержащий з-вукопровод с цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на ней пьезопластину с электродами на противоположных поверхност х 2.Closest to the invention, the technical essence is an ultrasonic transducer for measuring the velocity of transverse ultrasonic vibrations, containing a three-conductor with a cylindrical working surface and a piezoplate mounted on it with electrodes on opposite surfaces 2.

Недостатком известного, преобразовател вл етс низкЗ точность измерени скорости поперечных ультразвуковых продольных волн из звукопровода в исследуемую среду.A disadvantage of the known transducer is the low-accuracy measurement of the velocity of transverse ultrasonic longitudinal waves from the sound duct into the test medium.

Цель изобретени - повьшение точности измерений.The purpose of the invention is to increase the measurement accuracy.

Указанна цель достигаетс тем, что в ультразвуковом преобразователе дл Измерени скорости поперечных ультразвуковых колебаний, содержащем звукопровод с цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на нем пьезопластину с электродами на противоположных поверхност х, в плоскости симметрии звукопровода вьшолнена цилиндрическа канавка, расположенна вдоль образующей на его рабочей поверхности, электроды разделены зазором, выполненным в одной плоскости с канавкой, равным ширине последней , на две накрест соединенные пары.This goal is achieved by the fact that in an ultrasonic transducer for measuring the velocity of transverse ultrasonic vibrations containing a duct with a cylindrical working surface and a piezoplate fixed on it with electrodes on opposite surfaces, in the plane of symmetry of the duct is formed a cylindrical groove located along the generatrix on its working surface the electrodes are separated by a gap, made in the same plane with a groove equal to the width of the latter, in two wise crossed pairs.

На фиг. 1 показан преобразователь общий вид; на фиг.-2 то же, вид сверху .FIG. 1 shows a general view converter; in FIG. 2 - the same, top view.

Ультразвуковой преобразователь содержит звукопровод 1 с цилиндрической рабочей поверхностью 2, цилиндрическую канавку 3, расположенную в плоскости симметрии звукопровда вдоль образующей на его рабочей поверхности, пьезопластину 4, закрепленную на нерабочей поверхности звукопровода 1, электроды 5 и зазор 6 между электродами 5, выполненный в одной плоскости с канавкой 2 и равньй ширине последней. Электроды попарно соединены на две накрест лежащие пары 7.The ultrasonic transducer contains a chute 1 with a cylindrical working surface 2, a cylindrical groove 3 located in the plane of symmetry of the sound guide along the generator on its working surface, a piezoplate 4 fixed to the non-working surface of the chute 1, electrodes 5 and a gap 6 between the electrodes 5, made in the same plane with groove 2 and the same width of the latter. The electrodes are pairwise connected in two crosswise lying pairs 7.

Подбором компонента материала звукопровода достигают равенства скоростей продольной волны в звукопроводе и поперечной волны,вводимой в исследуемую среду.By selecting the component of the sound duct material, the equal velocities of the longitudinal wave in the sound duct and the transverse wave introduced into the medium under study are achieved.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.Ultrasonic transducer works as follows.

Пьезопластину.4 возбуждают элекрическими сигналами от генератора (не показан) через электроды 5. В звукопроводе 1 возникают продольные Р-колебани , которые, попада на цилиндрическую рабочую поверхность 2 с углом падени d. , преобразуютс в отраженные продольные Ej , поперечные S -колебани с углами отражени , и преломленные в исследуемую среду Pj- и S -колебани с углами преломлени oiy и /э соответственнThe piezoplastin.4 is excited by electric signals from a generator (not shown) through the electrodes 5. In the duct 1, longitudinal P-oscillations arise, which fall on the cylindrical working surface 2 with the angle of incidence d. are converted into reflected longitudinal Ej, transverse S-oscillations with reflection angles, and Pj and S oscillations refracted into the test medium with angles of refraction oiy and / e, respectively

Когда скорости продольных волн в звукопроводе и поперечных в исследуемой среде близки друг к другу, то oi. /ij ив исследуемую среду вводитс поперечна S -волна с направлением распространени , близким к направлению первичной Р-волны Преломпенные в различных точках цилиндрической поверхности звукопровода 1 продольные Pj-волны накладываютс друг на друга и гас тс за счет перекрестного соединени двух пар электродов 5, позвол ющего возбуждать в звукопроводе 1 продольные противофазные колебани .When the velocities of the longitudinal waves in the acoustic duct and the transverse in the medium under study are close to each other, then oi. (ij) In the test medium, a transverse S-wave is introduced with a direction of propagation close to the direction of the primary P-wave. Predefined at various points on the cylindrical surface of the duct 1, the longitudinal Pj waves overlap each other and are extinguished due to the cross-connection of two pairs of electrodes 5, allowing excitement in the sound pipe 1 longitudinal antiphase oscillations.

На участках звукопровода 1, где угол падени близок к нулю градусов продольна волна не проходит в исследуемую среду благодар цилиндрической волногас щей канавке 3 и поэтому не может витьс причиной существенной помехи при приеме поперечной волны. Ширина зазора 6 и ширина канавки 3 св заны соотношениемIn the sections of the sound duct 1, where the angle of incidence is close to zero degrees, the longitudinal wave does not pass into the test medium due to the cylindrical wave-quenching groove 3 and therefore cannot cause significant interference with the reception of the transverse wave. The width of the gap 6 and the width of the groove 3 are related by the ratio

ZZ

/-/ -

Z - наибольшее рассто ние между торцовой и рабочей поверхност ми звукопровода}Z - the largest distance between the end and working surfaces of the sound duct}

/А - ширина электродов;/ A - the width of the electrodes;

- длина волны в материале звукопровода . - wavelength in the sound duct material.

Таким образом, предложенный ультразвуковой преобразователь позвол ет излучать и принимать только поперечные ультразвуковые колебани , что значительно повьппает точность измерени их скоростей в исследуемых средах.Thus, the proposed ultrasound transducer allows only transverse ultrasonic oscillations to be emitted and received, which significantly increases the accuracy of measuring their velocities in the studied media.

Claims

THE ULTRASONIC TRANSMITTER FOR MEASURING THE TRANSVERSION SPEED -

OF NEW ULTRASONIC OSCILLATIONS, containing a evacuation pipe with a cylindrical working surface and a piezoelectric plate fixed on it with electrodes on opposite surfaces, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, a cylindrical groove is made in the plane of symmetry of the evacuation pipe, located along the generatrix on its working surface, the electrodes are divided a gap made in the same plane * with a groove equal to the width of the latter, two pairs connected crosswise.

I

1163252 2