SU1300378A1 - Ultrasonic transducer with variable radiation-reception angle - Google Patents

Ultrasonic transducer with variable radiation-reception angle Download PDF

Info

Publication number
SU1300378A1
SU1300378A1 SU823447074A SU3447074A SU1300378A1 SU 1300378 A1 SU1300378 A1 SU 1300378A1 SU 823447074 A SU823447074 A SU 823447074A SU 3447074 A SU3447074 A SU 3447074A SU 1300378 A1 SU1300378 A1 SU 1300378A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
angle
radiation
prism
piezoelectric elements
lattice
Prior art date
Application number
SU823447074A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Георгиевич Безымянный
Георгий Георгиевич Писаренко
Владимир Кириллович Хаустов
Анатолий Демьянович Шевчук
Original Assignee
Институт Проблем Прочности Ан Усср
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 Институт Проблем Прочности Ан Усср filed Critical Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority to SU823447074A priority Critical patent/SU1300378A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1300378A1 publication Critical patent/SU1300378A1/en

Links

Abstract

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол . Целью изобретени   вл етс  расширение функциональных возможностей за счет изменени  угла излучени -приема. На клиновидной призме 1 закреплена фазированна  антенна  решетка 2 из п пьезо- элементов 3, подключенных к узлу 4 управлени . Дл  обеспечени  требуемого угла q падени  с выходов узла 4 управлени  на пьезозлементы 3 подают гармонические сигналы с одинаковым сдвигом t по фазе между соседними пьезоэлементами 3. Выбор геометрических параметров призмы 1 позвол ет обеспечить требуемый угол б излучени . 2 ил. С Фиб.ГThis invention relates to the field of non-destructive testing. The aim of the invention is to extend the functionality by changing the angle of radiation-reception. On the wedge-shaped prism 1, a phased antenna array 2 of n piezoelectric elements 3 connected to the control unit 4 is fixed. To provide the required angle of incidence q from the outputs of the control unit 4 to the piezoelectric elements 3, harmonic signals are sent with the same phase shift t between adjacent piezoelectric elements 3. The choice of the geometrical parameters of the prism 1 ensures the required angle b of radiation. 2 Il. Fib.G

Description

Изобретение относитс  к области неразрушающюс средств и методов контрол  и может быть использовано дл  ультразвукового контрол  материалов.The invention relates to the field of non-destructive tools and methods of control and can be used for ultrasonic testing of materials.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей преобразовател  за счет изменени  угла излучени -приема .The purpose of the invention is to expand the functionality of the converter by changing the angle of radiation-reception.

На фиг. 1 изображен ультразвуковой преобразователь (УЗП) .с переменным углом излучени -приема; на фиг. 2 - призма с установленной на ней фазированной антенной решеткой, продольньй разрез.FIG. 1 shows an ultrasonic transducer (UZP). With a variable angle of radiation — reception; in fig. 2 - a prism with a phased antenna array mounted on it, longitudinal section.

Ультразвуковой преобразователь с переменным углом излучени -приема содержит клиновидную акустическую приз ку 1 с жестко закрепленной на ее верхней поверхности фазированной антенной решеткой 2 из п пьезоэлемен- тов 3 и узла 4 управлени  углом излучени -приема решетки 2 УЗП. Позицией 5 обозначен образец исследуемого материала.An ultrasonic transducer with a variable angle of radiation — the reception contains a wedge-shaped acoustic transducer 1 with a phased antenna array 2 rigidly fixed on its upper surface 2 of n piezoelectric elements 3 and an emission angle control assembly 4 — a reception of the SPD grating 2. Position 5 marked the sample of the material under study.

В режиме излучени  пьезоэлементы 3 фазированной решетки 2 запитьгоают- с  от узла 4 управлени  углом излучени -приема . При синфазном питании пьезоэлементов. 3 излучение акустической волны антенной решеткой 2 происходит в тело призмы 1 перпендикул рно плоскости антенной решетки 2. Высота призмы 1 от середины антеннойIn the mode of radiation, the piezoelectric elements 3 of the phased array 2 are washed away from the node 4 of the control of the angle of emission-reception. With common-mode power piezoelements. 3 The radiation of the acoustic wave by the antenna array 2 occurs in the body of the prism 1 perpendicular to the plane of the antenna array 2. The height of the prism 1 from the middle of the antenna

22

решетки 2 составл ет 1а - , где йдлина акустической волны в материале призмы, d - база решетки.lattice 2 is 1a -, where the length of the acoustic wave in the prism material, d is the base of the lattice.

Ультразвуковой преобразователь сUltrasonic transducer with

35 ки  энергии рететки от нормали к ее поверхности будут лежать в пределах Ширина характеристики направленности антенной решетки 2 приThe 35k energies of the retreat from the normal to its surface will lie within the width of the directivity of the antenna array 2 at

углах 0. и б, состав ит соответствен- переменным углом излучени -приема ра- 40 но 0, и А, . фшна рабочей поверхноппт  т г гтрrTVtnmttr rifnt a nvt I angles 0. and b, the composition of it and the correspondingly-variable angle of radiation — reception is 40 but 0, and A,. Fsna working surplus t g gtrrTVtnmttr rifnt a nvt I

сти призмы определ етс  из соотношени the prism stems are determined from the ratio

ботает следующим образом.bots as follows.

Призму 1 устанавливают на поверхность исследуемого материала 5, обеспечива  акустический контакт между рабочей поверхностью призмы 1 и по- 45 верхностью исследуемого материала 5. При излучении акустическа  волна проходит через тело призмы I, падает на поверхность раздела призма 1 - исследуемый материал 5 под углом Ц) , пре- 50 ломл етс  на поверхности раздела и распростран етс  в исследуемом материале . При этом в теле исследуемого материала 5 может распростран тьс  объемна  или поверхностна  волна. 55 Тип волны определ етс  соотношением скорости (Vnp ) распространени  акустической волны в теле призмы 1 н скорости (v) распространени  акустичесА .Prism 1 is installed on the surface of the material under study 5, providing acoustic contact between the working surface of the prism 1 and the surface of the material under study 5. When emitted, the acoustic wave passes through the body of the prism I, and the prism 1 falls onto the interface - the material under study 5 at an angle C) , it breaks at the interface and spreads in the test material. In this case, a body or surface wave can propagate in the body of the material under study 5. The type of wave is determined by the ratio of the velocity (Vnp) of the acoustic wave propagation in the prism body 1 n of the velocity (v) of the acoustic wave.

22

) Е а h-cos (y-9j- |)tg(p9,+ -tg (у -Ог- |)j,) E and h-cos (y-9j- |) tg (p9, + -tg (y -Og- |) j,

I .I.

где - угол клина призмы;where is the wedge angle of the prism;

9, и 9 - углы отклонени  максимального излучени  энергии решетки от нормали к ее поверхности соответственно по часовой стрелке и против; f и ij - ширина характеристики направленности решетки при угле б, и ©г 9, and 9 are the angles of deviation of the maximum radiation of the lattice energy from the normal to its surface, clockwise and against, respectively; f and ij is the width of the directional characteristic of the grating at angle b, and © g

кой волны в исследуемом материале 5 и зависит от угла падени  Cf . При значени х if , меньших величины второго критического угла tp.wave in the material under study 5 and depends on the angle of incidence Cf. If the values of if are smaller than the second critical angle tp.

равногоequal

Cf J arcsinCf j arcsin

Vn VuVn vu

в исследуемом материале 5 распростран етс  объемна  акустическа  волна, а при значении С-р , равном второму критическому углу, в исследуемом материале 5 распростран етс  поверхностна  акустическа  волна.in the material under study 5, a volume acoustic wave propagates, and with a Cp value equal to the second critical angle, in the material under study 5 a surface acoustic wave propagates.

Дл  обеспечени  требуемого угла (р падени  необходимо обеспечить соответствующий угол д отклонени  максимального излучени  антенной решетки 2 от нормали к ее поверхности. Это достигаетс  тем, что с выходов узла 4 управлени  углом излучени  на пьезозлементы 3 антенной ретешки 2 поступают гармонические сигналы на частоте излучени  с одинаковым сдвигом t по фазе между соседними пьезо- элементами 3, обеспечива  требуемый угол 0 излучени , который определ етс  величиной t.To ensure the required angle (p dropping, it is necessary to provide an appropriate angle for the deviation of the maximum radiation from the antenna array 2 from the normal to its surface. This is achieved by harmonic signals at the radiation frequency at the output of the radiation angle control unit on the piezoselems 3 of the antenna retesh 2 a phase shift t between adjacent piezoelectric elements 3, providing the required radiation angle 0, which is determined by the value of t.

Если ультразвуковой преобразователь должен обеспечивать углы падени  акустической волны на границу раздела призма 1 - материал 5 в пределах qj, ,.,., Cf 2 то соответствующие углы отклонени  максимального излучеки  энергии рететки от нормали к ее поверхности будут лежать в пределах Ширина характеристики направленности антенной решетки 2 приIf the ultrasonic transducer must provide angles of incidence of the acoustic wave at the interface of the prism 1 - material 5 within qj,...., Cf 2, then the corresponding angles of deflection of the maximum energy of the retret from the normal to its surface will lie within the width of the antenna pattern 2 at

углах 0. и б, состав ит соответствен- но 0, и А, . фшна рабочей поверхноА .angles 0. and b, the composition of it and, respectively, 0, and A,. working surface

22

) а h-cos (y-9j- |)tg(p9,+ -tg (у -Ог- |)j,) and h-cos (y-9j- |) tg (p9, + -tg (y -Og- |) j,

..

де - угол клина призмы;de - wedge angle of the prism;

9, и 9 - углы отклонени  максимального излучени  энергии решетки от нормали к ее поверхности соответственно по часовой стрелке и против; f и ij - ширина характеристики направленности решетки при угле б, и ©г 9, and 9 are the angles of deviation of the maximum radiation of the lattice energy from the normal to its surface, clockwise and against, respectively; f and ij is the width of the directional characteristic of the grating at angle b, and © g

ПP

УЗП с переменным углом излучени - UZP with a variable angle of radiation -

приема позвол ет возбуждать поверхностные волны в широком классе материалов .reception allows one to excite surface waves in a wide class of materials.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Ультразвуковой преобразователь с переменным углом излучени -приема, содержащий антенную решетку пьезо- элементов и узел управлени  углом излучени -приема, электрически св занный с каждым пьезоэлементом решетки , отличающийс  тем, что, с целью расширени  функциональ- ных возможностей, он снабжен клиновидной призмой, высота h от середины решетки пьезоэлементов и дпина 1 рабочей поверхности которой определ ютс  из соотношенийAn ultrasonic transducer with a variable angle of radiation, containing an antenna array of piezoelectric elements and a node for controlling the angle of radiation, receiving electrically connected with each piezoelectric element of the lattice, characterized in that it is equipped with a wedge-shaped prism, height h from the middle of the lattice of the piezoelectric elements and the working surface 1 of which are determined from the ratios fiz,rfiz, r hcos ()jtp (у +0,+ |i-). hcos () jtp (y + 0, + | i-). -t.g(y9.-4),-t.g (y9.-4), n Q клина призмы; n Q prism wedge; О, и углы отклонени  максимального излучени  энергии решетки от нормали к ее поверхности соответственно по часовой стрелке и против;O, and the angles of deviation of the maximum radiation of the lattice energy from the normal to its surface, respectively, clockwise and against; РТ - и Рг - ширина характеристики направленности решетки соответственно при угле е, и0, ;RT - and Pr - width of the directivity pattern of the lattice, respectively, at an angle of e, u0,; - длина волны в материале - призмы; - wavelength in the material - prisms; d - база антенной решетки.d - base antenna array. ЬB г.2d.2
SU823447074A 1982-06-01 1982-06-01 Ultrasonic transducer with variable radiation-reception angle SU1300378A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823447074A SU1300378A1 (en) 1982-06-01 1982-06-01 Ultrasonic transducer with variable radiation-reception angle

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU823447074A SU1300378A1 (en) 1982-06-01 1982-06-01 Ultrasonic transducer with variable radiation-reception angle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1300378A1 true SU1300378A1 (en) 1987-03-30

Family

ID=21014748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU823447074A SU1300378A1 (en) 1982-06-01 1982-06-01 Ultrasonic transducer with variable radiation-reception angle

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1300378A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2682983C1 (en) * 2017-04-03 2019-03-25 Кабусики Кайся Тосиба Ultrasonic flaw detector, method of ultrasound flaw detection and method of production
RU2690063C1 (en) * 2017-08-25 2019-05-30 Кабусики Кайся Тосиба Ultrasonic inspection device with linear scanning and ultrasonic inspection method with linear scanning

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Materials Evoluations. 1982, V. 40. № 1, p. 90-95. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2682983C1 (en) * 2017-04-03 2019-03-25 Кабусики Кайся Тосиба Ultrasonic flaw detector, method of ultrasound flaw detection and method of production
RU2690063C1 (en) * 2017-08-25 2019-05-30 Кабусики Кайся Тосиба Ultrasonic inspection device with linear scanning and ultrasonic inspection method with linear scanning

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5808967A (en) Two-dimensional array transducer and beamformer
US3924259A (en) Array of multicellular transducers
US9423382B2 (en) Test head for testing a workpiece having an ultrasonic transducer configuration containing a plurality of ultrasonic transducers and process for producing such a test head
US5530683A (en) Steerable acoustic transducer
JPS6217195B2 (en)
SU1300378A1 (en) Ultrasonic transducer with variable radiation-reception angle
US4521751A (en) Electronic component functioning with reflected acoustic waves
US4399387A (en) Ultrasonic wave transducer
Vyas et al. Design considerations of parametric arrays
US4972389A (en) Electroacoustic transducer
Berktay et al. Arrays of parametric receiving arrays
US2989725A (en) Electroacoustic transducer
US3851300A (en) Transducer
JPH0349389B2 (en)
US4661937A (en) Sonar beam steering circuit
JPS5924276A (en) System for driving phased array vibrator
SU1490620A1 (en) Device for ultrasonic inspection of quality of concrete
SU1530983A1 (en) Wide-band piezoelectric transducer
Elminowicz et al. Sonar with electronically steered transmitted beam
JPS6176949A (en) Ultrasonic probe
SU1065767A1 (en) Ultrasonic scanning device
SU794780A1 (en) Broadband piezoelectric transducer
JPS6238357A (en) Weighting method for transmission pulse of ultrasonic probe
SU1104410A1 (en) Converter for measuring speed of sound in materials
Defranould et al. Ultrasonic array design and performance