SU1418932A1 - Wide-band focusing piezoelectric transducer - Google Patents

Wide-band focusing piezoelectric transducer Download PDF

Info

Publication number
SU1418932A1
SU1418932A1 SU864061607A SU4061607A SU1418932A1 SU 1418932 A1 SU1418932 A1 SU 1418932A1 SU 864061607 A SU864061607 A SU 864061607A SU 4061607 A SU4061607 A SU 4061607A SU 1418932 A1 SU1418932 A1 SU 1418932A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
grooves
concave surface
piezoelectric element
sin
width
Prior art date
Application number
SU864061607A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Альфонсас Антанович Владишаускас
Владимир Григорьевич Данилов
Original Assignee
Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
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 Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса filed Critical Каунасский Политехнический Институт Им.Антанаса Снечкуса
Priority to SU864061607A priority Critical patent/SU1418932A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1418932A1 publication Critical patent/SU1418932A1/en

Links

Landscapes

  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к неразру- тающему контролю и позвол ет увеличить разрегаающую способность устройства , На сферически вогнутой по верхности пьезоэлемента выполнены взаимно перпендикул рные канавки в форме равнобедренного треугольника, ось симметрии которого  вл етс  продолжением радиуса этой поверхности. На ковых поверхност х канавок нанесен общий электрод 5. Заполнение полости качавок демпфирующим материалом 4 с диэлектрической проницаемостью, меньшей проницаемости пьезоэлемента, обеспечивает исключение паразитной емкости между электродами 5,6. Приведено соотношение, из которого выбираетс  рассто ние между канавками. 3 ил, iThe invention relates to non-destructive testing and allows to increase the device's decreasing ability. A spherically concave surface of the piezoelectric element has mutually perpendicular grooves in the shape of an isosceles triangle, whose axis of symmetry is an extension of the radius of this surface. On the surfaces of the grooves, a common electrode 5 is applied. Filling the cavity of the swings with a damping material 4 with a dielectric constant less than the permeability of the piezoelectric element ensures the elimination of the parasitic capacitance between the electrodes 5,6. The ratio from which the distance between the grooves is selected is given. 3 silt, i

Description

(L

Фиг.FIG.

Изобретение относитс  к нер.чзрушлю щим средствам и методам контрол  и может быть использовано дл  фокусировани  ультразвуковых колебаний, а также при ультразвуковой диагностике.The invention relates to non-destructive tools and methods of control and can be used for focusing ultrasonic vibrations, as well as in ultrasound diagnostics.

Целью изобретени   вл етс  увели чение разрешающей способности ультразвукового контрол  и диагностики.The aim of the invention is to increase the resolution of ultrasound monitoring and diagnostics.

На фиг. I -изображен сфер1тческий вогнутый пьезоэлемент, продольный разрез; на фиг.2 - сферическа  вогнута  поверхность, вид сбоку; на фиг.З схема, по сн юща  принцип работы фокусирующего широкополосного пьезо- FIG. I - image of a spherical concave piezoelectric element, longitudinal section; 2 shows a spherical concave surface, side view; FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of operation of a focusing broadband piezo

преобразовател .converter

1 one

Фокусирующий широкополосный пьеэо- преобразователь содержит пьезоэлемент 1 переменной толщины, треугольные канавки 2, расположенные на сфеоичес- ки вогнутой поверхности пьезоэлемента 1 , активные части 3 -на сферически вогнутой поверхности между канавками 2, демпфирующий материал А, заполн ющий полости канавок 2, общий электрод 5 на боковых поверхност х канавок 2, электрод 6 на сферически вогнутой по верхности пьезоэлемента 1, Стрелками показаны направление и структура электрического пол  Е между электродами 5 и 6. A focusing broadband piezoelectric transducer contains a piezoelectric element 1 of variable thickness, triangular grooves 2 located on the spheically concave surface of the piezoelectric element 1, active parts 3 on a spherically concave surface between the grooves 2, damping material A, filling the cavities of the grooves 2, common electrode 5 on the side surfaces of the grooves 2, the electrode 6 on the spherically concave surface of the piezoelectric element 1; the arrows indicate the direction and structure of the electric field E between the electrodes 5 and 6.

f Фокусирующий широкополосный пьезо преобразователь работает следующим образом.f Focusing broadband piezo transducer works as follows.

3535

4545

Пьезоэлемент 1, излучающий только одной сферически вогнутой поверхностью ,устроен следующим образом.На сферически вогнутой поверхности пьезоэлемента I переменной толщины выполнены взаимно перпендикул рные канавки треугольной формы (фиг.1 и. 2). Ось симметрии канавок 2  вл етс  продолжением радиуса кривизны сферически вогнутой поверхности. На боковые поверхности канавок 2 нннесен общий электрод 5. Рассто ние между соседними канавками 2 выбрано из соотношени  l t/sin , где t - ширина канавки 2; 1 - ширина активной части 3 поверхности пьезоэлемеггта 1 между соседними канавками 2; а/ - угол при вершине треугольника. Полости канавок заполнены демпфирующим материалом 4, диэлектрическа  проницаемость которогоThe piezoelectric element 1, which emits only one spherically concave surface, is arranged as follows. On the spherically concave surface of the piezoelectric element I of variable thickness, mutually perpendicular triangular grooves are made (FIGS. 1 and 2). The axis of symmetry of the grooves 2 is an extension of the radius of curvature of the spherically concave surface. On the side surfaces of the grooves 2, there is a common electrode 5. The distance between adjacent grooves 2 is selected from the ratio l t / sin, where t is the width of the groove 2; 1 - the width of the active part 3 of the surface of the piezoelemg 1 between adjacent grooves 2; a / is the angle at the vertex of the triangle. The cavities of the grooves are filled with damping material 4, the dielectric constant of which

fееfee

много меньше диэлектрической проницае- - мости материала пьезоэлемента 1 .На всей сферически вогнутой поверхности нанесен электрод 6.much less than the dielectric constant of the material of the piezoelectric element 1. An electrode 6 is deposited on the entire spherically concave surface.

5050

Q 5Q 5

0 5 Q 50 5 Q 5

5five

еe

- -

00

Активна  часть 3 н центре сферически вогнутой поверхности пьечоэлемента I обеспечивает излучение и прием ультразвуковой волны на акустк сеской оси. Применение демпфируи щего материала в полости канавок 2 с диэлектрической проницаемостью , меньшей диэлектрической проницаемости матери- пьезоэлемента I , позвол ет исклю чить паразитнух) емкость между элект родами 5 и 6. Кроме того, заполнение полости канавок 2 демпфирующим материалом позвол ет изготавливать сферически вогнутую поверхность требуемого класса чистоты.The active part 3 on the center of the spherically concave surface of the piezo-element I ensures the emission and reception of the ultrasonic wave on the acoustic axis. The use of a damping material in the cavity of the grooves 2 with a dielectric constant lower than the dielectric constant of the piezoelectric element I eliminates the parasitic capacitance between electrodes 5 and 6. In addition, filling the cavity of the grooves 2 with a damping material allows the spherically concave surface to be made. cleanliness class.

Подключение генератора (не показано ) к электродам 5 .и 6 -создает в активных част х 3 электрическое поле Е (фиг.З). Это пр1гводит к тому, что ультразвуковые волны излучают только области активной части 3, прилегающей к электроду 6. Излучение боковыми поверхност ми во внутрь канавок 2 i MeHbmaeTCH их демпфированием. В случае необходимости дл  исключени  реверберационных колебаний внутри пьезоэлемента может примен тьс  демпфер на тыльной его поверхности (не показано).Connecting a generator (not shown) to the electrodes 5. And 6 - creates in the active parts 3 an electric field E (FIG. 3). This leads to the fact that ultrasonic waves emit only the regions of the active part 3 adjacent to the electrode 6. The side surfaces radiate into the interior of the grooves 2 and MeHbmaeTCH by damping them. If necessary, a damper may be used on its rear surface (not shown) to eliminate reverberation oscillations inside the piezoelectric element.

Выбор ширины канавки, угла раскрыти  канавкк, рассто ни  между ннми определ етс  необходимостью создани  равномерного по сферической поверхности электрического пол  и изменением длительности импульса за счет меньшей, чем в известном устройстве толщины сло , в котором происходит электроакустическое преобразование, т т.е. сло , в котором сосредоточено электрическое поле.The choice of the width of the groove, the angle of opening of the groove, the distance between the nanometers, is determined by the need to create a uniform electric field over the spherical surface and by changing the pulse duration at the expense of a layer thickness in which the electro-acoustic conversion takes place, i.e. layer in which the electric field is concentrated.

Силовые линии электрического пол  (фиг.З) представл ют собой окруж-ности с центром в основании равнобедренного треугольника BAD. Равномерность вьтолн етс  при условии, когда окружность с центром в точке D одного треугольника и радиусом ЕВ проходит через ту же точку на сферической поверхности, что и окружность с центром в точке А и радиусом АВ соседнего треугольника. Из треугольника AED получаем АВ t/2 sin dl2 и рассто ние между канавками 1 t/ /sin 0//2.The lines of force of the electric field (Fig. 3) are circles with the center at the base of an isosceles triangle BAD. The uniformity is fulfilled under the condition that a circle with a center at a point D of a single triangle and a radius EB passes through the same point on a spherical surface as the circle with a center at a point A and a radius AB of the adjacent triangle. From the triangle AED we get AB t / 2 sin dl2 and the distance between the grooves 1 t / / sin 0 // 2.

Дл  того, чтобы обеспечить меньшую , чем в известном устройстве, дли тельность импульса, необходимо локализовать электрическое поле в слое,In order to ensure a shorter pulse duration than in a known device, it is necessary to localize the electric field in the layer,

314314

меньшем ил||ме1;ыпей толщины ц- вестного преобразовател  (толщина в центре гфе pinecKort поверх((ости) . Толщина локализации электрического пол  определ етс  ра мером ЛВ:BD (фиг.З) и составл ет t// sin с//2, угловые увеличени  разрешающей ()ности приобрет ют вид t 2 L sin « /2.smaller silt || mei; epe of thickness of the fundamental converter (thickness in the center of the pinecKort over ((spine)). The localization thickness of the electric field is determined by the size of the LV: BD (fig.Z) and is t // sin s // 2, the angular increases in resolution () take the form t 2 L sin "/ 2.

Следовательно, в предложенном пье- зопреобразователе обеспеч1тваетс  излучение только одной сфер гчески вогнутой поверхностью и равномерное распре деление на ней амплитуды смещени . Этим обеспечиваетс  увеличение радиальной и аксиальной разрешающей способности контрол  и диагностики.Consequently, in the proposed piezo-converter, radiation of only one sphere is provided with a graphically concave surface and a uniform distribution of the displacement amplitude on it. This provides an increase in the radial and axial resolution of the monitoring and diagnostics.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Фокусирующий г;ирокополосный преобразователь переменной толщины, одна из торцовых поверхностей которого выполнена плоской, а друга  - сферически вогнутой с нанесенньм на нее электродом, отличающийс  тем, что, с целью увеличени  разреша-A focusing transducer; a variable-band width broadband transducer, one of the end surfaces of which is flat and the other spherically concave with an electrode applied to it, characterized in that, in order to increase the resolution юшей способности, по всей сферически вогнутой поверхности выполнены взаимно перпендикул рные канавки в форме равнобедренного треугольника, ось симметрии которого  вл етс  продол жением радиуса сферической вогнутой поверхности, на боковые поверхности канавок нанесен общий электрод, полоYour ability, along the entire spherically concave surface, is made mutually perpendicular grooves in the shape of an isosceles triangle, whose axis of symmetry is an extension of the radius of the spherical concave surface, a common electrode is applied to the lateral surfaces of the grooves ciH канавок заполнены демпфирующим материалом, рассто ние 1 между каиав- ками и от центра сферической поверхности до ближайшей канавки отвечают условиюThe ciH grooves are filled with damping material, the distance 1 between the caiacs and from the center of the spherical surface to the nearest groove meets the condition tt sin lr . где t - ширина канавки;sin lr. where t is the width of the groove; al - угол раскрыти  каиавки приal is the angle of opening вергаиие равнобедренного тре- угольника, ,the isosceles of an isosceles triangle,, 125125 а угол cf и ширина каиавки выбраны изand the cf angle and caiawki width are chosen from услови conditions t г 2 L sin .« /2,t g 2 L sin. "/ 2, где L - наименьша  толщииа преобразовател  в его середине.where L is the smallest thickness of the converter in its middle. I li - fc « I li - fc " «1 "one MlMl i-L-li-)JL .i-l-li-) jl. 11 1111 11 iL4-4J-iL4-4J- t-it-i JLlJll J-J-
SU864061607A 1986-04-29 1986-04-29 Wide-band focusing piezoelectric transducer SU1418932A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864061607A SU1418932A1 (en) 1986-04-29 1986-04-29 Wide-band focusing piezoelectric transducer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU864061607A SU1418932A1 (en) 1986-04-29 1986-04-29 Wide-band focusing piezoelectric transducer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1418932A1 true SU1418932A1 (en) 1988-08-23

Family

ID=21235535

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU864061607A SU1418932A1 (en) 1986-04-29 1986-04-29 Wide-band focusing piezoelectric transducer

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1418932A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4336149A1 (en) * 1993-10-22 1995-04-27 Siemens Ag Ultrasonic transducer which is composed of a multiplicity of transducer elements

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Каневский К.Н. Фокусирование звуковьос и ультразвуковых волн. М. : Наука, 1977. Дефектоскопи , 1977, № 3, с.34-42. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4336149A1 (en) * 1993-10-22 1995-04-27 Siemens Ag Ultrasonic transducer which is composed of a multiplicity of transducer elements

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5991239A (en) Confocal acoustic force generator
JP5275565B2 (en) Capacitive ultrasonic transducer
US7727156B2 (en) Dual frequency band ultrasound transducer arrays
JP2745147B2 (en) Piezoelectric transducer
US4570488A (en) Ultrasonic sector-scan probe
US5706820A (en) Ultrasonic transducer with reduced elevation sidelobes and method for the manufacture thereof
JPH07121158B2 (en) Ultrasonic probe
JPWO2007046180A1 (en) Ultrasonic transducer, ultrasonic probe, and ultrasonic imaging device
JPH078486A (en) Ultrasonic transducer
US7300403B2 (en) Wide aperture array design with constrained outer probe dimension
SU1418932A1 (en) Wide-band focusing piezoelectric transducer
JPS6052823B2 (en) Probe for ultrasound diagnostic equipment
JPH03270282A (en) Composite piezo-electric body
EP0039986A1 (en) An acoustic transducer system
CA2054698A1 (en) Ultrasonic probe
JPH03270599A (en) Composite piezoelectric body
JP2554477B2 (en) Ultrasonic probe
JP4320098B2 (en) Array type composite piezoelectric material
JPH0511479B2 (en)
SU1323141A1 (en) Ultrasonic wideband converter
JPH07184296A (en) Ultrasonic wave probe
JPH0215446Y2 (en)
SU1355242A1 (en) Wideband piezoceramic transducer of variable thickness provided with polarized piezoceramic element
JP2024512698A (en) Imaging device with piezoelectric transceiver with harmonic properties
JPH04352950A (en) Ultrasonic probe