SU1295325A1 - Ультразвуковой преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам неразрзтиающего контрол  изделий , Целью изобретени   вл етс  повьшение чувствительности за счет увеличени  концентрации энергии принимаемых колебаний. Выполнение ультразвукового преобразовател  в виде соосно и контактно установленных пьезоэлемента 1 в виде диска, стальной пластины 4 и пьезоэлемента 2 в виде короткого стержн , диаметр которого меньте диаметра пьезоэлемента 1, обеспечивает трансформацию принимаемых ультразвуковых колебаний при распространении их из пьезоэлемента 1 в пьезоэлемент 2. Вследствие этого амплитуда сн тых с поверхности пьезоэлемента 2 электрических сигналов возрастает. 1 ил, J

Description

1

Изобретение относитс  к неразру- тающему контролю и может быть использовано дл  ультразвукового контрол  изделий пренму1дественно методом акустической эмиссии.

Цель изобретени  - повь пение чувствительности за счет увеличени  концентрации энергии принимаемых колебаний,

На чертеже изображен ультразвуковой преобраэователь.

Преобразователь содержит соосные пьезоэлементы I и 2 с нанесенными на их торцевые поверхности электродами 3 и пластину 4, размещеннзто между пьезоэлементами соосно и контактно к ним. Причем диаметры d и do и толщины t, и t пьезоэлемен- тов 1 и 2 выбраны из соотношений

d, ()t, ; d a-2)t d,fe(,5-2)d2,

(1)

а пластина 4 выполнена из токопрово- д щего материала с ВОЛНОВЬПУ сопротивлением в 1,5-2,0 раза большим волнового сопротивлени  материала пье- зоэлементов,

Позицией 5 на чертеже обозначено контролируемое изделие.

Выбор диаметров d и dg и толщин t , и tj, пьезоэлементов 1 и 2 из соотношений (5), полученных экспери- ментальньи путем, обеспечивает выполнение пьезоэлемента в виде диска , а пьезоэлемента 2 - в виде короткого стержн .

Устройство работает следующим образом.

30

35

40

Преобразователь устанавливают большим основанием на поверхность контролируемого издели  5 и принимают сигналы акустической эмиссии. Упругие колебани  при этом воспринимаютс  пьезоэлементом ка, которьш совершает преимущественно радиальные колебани , и после прохождени  через пластину 4 трансфор мируютс  в колебани  сложного вида пьезоэлемента 2 в виде короткого 50 стержн . Электрический сигнал может быть сн т как с поверхности пьезоэлемента 1, так и с поверхности пьезоэлемента 2. Однако амплитуда последнего вследствие трансформации коле- 55 баний и концентрации энергии, обусловленной уменьшением диаметра пьезоэлемента , тем больше, чем меньше площадь основани  пьезоэлемента 2

Выполнение же пластины из материала с волновым сопротивлением, в 1,5-2,0 раза большим волнового сопротивлени  материала пьезоэлемента 2 в виде стержн , обеспечивает наилучшие характеристики последнего, а также стабильность амплит одно-ча- стотной характеристики ультразвукового преобразовател  при контроле материалов с широким диапазоном изменени  волновых сопротивлений.

Выбор дл  изготовлени  пластины токопровод щего материала позвол ет исключить наличие дополнительных выводов с пьезоэлементов 1 или 2.

Установлено, что оптимальна  толщина пластины 4 должна.быть выбрана соизмеримой толщине пьезоэлемента 1 и не менее 20% его толщины. Выбор же диаметра d пластины из услови  (igidg d, позвол ет осуществл ть кор1 в виде дис-45 ректировку амплитудно-частотной характеристики преобразовател .

Выбор толщин tj, tg пьеэоэлемен- тов 1 и 2 преобразовател  осуществл ют исход  из требуемого частотного диапазона, а остальные размеры элементов преобразовател  выбирают из указанных условий.

Таким образом, предлагаемый ультразвуковой преобразователь обладает более высокой чувствительностью.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Ультразвуковой преобразователь, содержащий два пьезоэлемента с элек95325 по

   W

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   50 55 сравненик; с площадью основани  пьезоэлемента 1.

   При работе в активном варианте контрол  возбуждающее электрическое напр жение подаетс  на электроды пьезозлемента 1, а прием упругих колебаний производитс  аналогично приему сигналов акустической эмиссии.

   Максимальный коэффициент К„ усилени  принимаемых сигналов дл  данного ультразвукового преобразовател  может быть определен исход  из теории ступенчатых магнитострикционных концентраторов ультразвука

   К ( 2

   Пластина 4  вл етс  дл  обоих пьезоэлементов,1 и 2 присоединенной массой и рассогласовывает их резонансные свойства, что приводит к расршрению амплитудно-частотной характеристики преобразовател .

   Выполнение же пластины из материала с волновым сопротивлением, в 1,5-2,0 раза большим волнового сопротивлени  материала пьезоэлемента 2 в виде стержн , обеспечивает наилучшие характеристики последнего, а также стабильность амплит одно-ча- стотной характеристики ультразвукового преобразовател  при контроле материалов с широким диапазоном изменени  волновых сопротивлений.

   Выбор дл  изготовлени  пластины токопровод щего материала позвол ет исключить наличие дополнительных выводов с пьезоэлементов 1 или 2.

   Установлено, что оптимальна  толщина пластины 4 должна.быть выбрана соизмеримой толщине пьезоэлемента 1 и не менее 20% его толщины. Выбор же диаметра d пластины из услови  (igidg d, позвол ет осуществл ть корректировку амплитудно-частотной хара

   теристики преобразовател .

   Выбор толщин tj, tg пьеэоэлемен- тов 1 и 2 преобразовател  осуществл ют исход  из требуемого частотного диапазона, а остальные размеры элементов преобразовател  выбирают из указанных условий.

   Таким образом, предлагаемый ультразвуковой преобразователь обладает более высокой чувствительностью.

   Формула изобретени 

   Ультразвуковой преобразователь, содержащий два пьезоэлемента с элек3 1295325 4

   тродами, установленные соосно, о т-волновым сопротивлением, в 1,5-2,0

   личающийс  тем, что, с це-раза большим волнового сопротивлелью повышени  чувствительности зани  материала пьезоэлементов, а дисчет увеличени  концентрации энер-аметры d,d и толщины t, , Ц пьегии принимаемых колебаний, он снаб- зоэлементов выбраны из соотношений жен пластиной, размещенной между

   пьезоэлементами соосно и контактноd, (3-10)t,; (1-2)

   к ним и выполненной из материала сd, (1,5-2)d2.