SU1670593A1

SU1670593A1 - Акустический преобразователь

Info

Publication number: SU1670593A1
Application number: SU894721008A
Authority: SU
Inventors: Владимир Петрович Кольцов; Владимир Викторович Курцев; Сергей Эдуардович Лойко; Дмитрий Александрович Рапопорт; Михаил Яковлевич Снурников; Борис Гершенович Фрейдин
Original assignee: Харьковский Институт Радиоэлектроники Им.Акад.М.К.Янгеля
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1991-08-15

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл контрол материалов с помощью звуковых ультразвуковых колебаний. Цель изобретени - расширение области применени и повышение чувствительности акустического преобразовател за счет уменьшени потерь ультразвуковой энергии. В акустическом преобразователе полый цилиндрический корпус 1 заполнен иммерсионной жидкостью 7, электрические сигналы через коаксиальный разъем 10 и проводники 9 подаютс на пьезоэлектрический элемент 3, закрепленный на демпфере 2. Ультразвуковые лучи, выход из пьезоэлемента проход т через ультразвуковую линзу 4, закрепленную на нем, преломл ютс на границе ультразвукова линза - иммерсионна жидкость, проход т через иммерсионную жидкость - звукопровод щий шарик 6 и фокусируютс в объеме звукопровод щего шарика 6, который, враща сь, катитс по поверхности исследуемого тела 11. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс к измерительной технике и может быть использовано дл исследовани и анализа материалов с помощью звуковых и ультразвуковых колебаний .

Цель изобретени - расширение области применени и повышение чувствительности акустического преобразовател за счет уменьшени потерь ультразвуковой энергии.

На фиг. 1 показан акустический преобразователь , разрез, на фиг. 2 - ход элементарного луча пучка ультразвуковых колебаний, выход щий из излучающей поверхности ультразвуковой линзы при фокусировке в точке контакта звукопровод щего шарика с контролируемым изделием при нормальном положении преобразовател ; на фиг. 3 - ход элементарного луча пучка ультразвуковых колебаний, выход щий из излучающей поверхности ультразвуковой линзы при фокусировке в центр звукопровод щего шарика.

Акустический преобразователь состоит из полого цилиндрического корпуса 1, помещенного в него демпфера 2, на котором закреплен пьезоэлектрический элемент 3. На пьезоэлектрическом элементе 3 закреплена акустическа линза 4. В тор це корпуса 1 с помощью прижимной головки 5 закреплен

о VI о ел ю со

звукопровод щий шарик 6 с возможностью вращени . Корпус преобразовател 1 заполнен иммерсионной жидкостью 7, Дл предотвращени вытекани жидкости 7 установлено уплотнительное кольцо 8, Электрические сигналы снимаютс и подаютс на пьезоэлемент 3 через проводники 9 посредством коаксиального разъема 10. Звукопровод щий шарик 6 находитс в акустическом контакте с контролируемым твердым телом 11.

Форма преломл ющей поверхности ультразвуковой линзы рассчитана таким образом , чтобы с учетом акустических сопротивлений материала линзы, жидкости, звукопровод щего шарика, диаметра звукопровод щего шарика и рассто ни от линзы до звукопровод щего шарика ультразвуковые лучи фокусировались в объеме звукопровод щего шарика 6.

Ультразвуковые лучи могут фокусироватьс в точке контакта звукопровод щего шарика 6 с контролируемым изделием 11 при нормальном положении преобразовател .

Дл расчета формы преломл ющей поверхности ультразвуковой линзы 4 дл каждой точки с координатами х,у (фиг. 2) рассчитываетс коэффициент наклона касательной к линзе:

dy К2 Vl -Kicos2y ху dx 1 - K1 K2 cosЈ

где

y R8m2y +KlC°Sr° -(«-R,ln2y)

V 1 - Ki cos2 p

R - радиус звукопровод щего шарика 6;

К - P1 - Сзв.ж

1 sin а Сзв.ш

где Сзв.ж скорость звука в иммерсионной жидкости 7;

Сзв.ш - скорость звука в звукопровод щем шарике 6,

v Sin у Сзвл

К2-ТГг7Д

Сэа.л - скорость звука в ультразвуковой линзе 4.

Применение ультразвуковой линзы с формой преломл ющей поверхности, позвол ющей фокусировать ультразвуковые лучи в точке контакта звукопровод щего шарика 6 с контролируемым изделием 11 при нормальном положении преобразовател , позвол ет уменьшить потери ультразвуковой энергии за счет уменьшени рассеивани ультразвуковых колебаний звукопровод щим шариком, что повышает чувствительность.

Ультразвуковые лучи могут также фокусироватьс в центре звукопровод щего шарика 6. Дл расчета формы преломл ющей

поверхности ультразвуковой линзы 4 (фиг, 3) решаетс уравнение, выражающее рассто ние точки на линзе до цен, ра звукопровод щего шарика в зависимости от угла у

г)Т 71г7р- где

Sln/T Сзв ж

Сзв.л - скорость звука в ультразвуковой линзе 4;

Сзв.ж - скорость звука в иммерсионной жидкости 7,

С - посто нна , определ юща место5 положение ультразвуковой линзы 4 и определ ема из соотношени (К-1);

I - рассто ние от центра звукопровод щего шарика 6 до центральной точки на поверхности ультразвуковой линзы 4.

0Применение ультразвуковой линзы с

формой преломл ющей поверхности, позвол ющей фокусировать ультразвуковые лучи в центре звукопровод щего шарика, позвол ет расширить область применени

5 акустического преобразовател за счет возможности изменени угла наклона преобразовател относительно контролируемого издели без изменени величины вводимой ультразвуковой энергии.

0 Акустический преобразователь работает следующим образом.

При исследовании твердого тела 11 акустический преобразователь перемещают по его поверхности. При этом звукопровод 5 щий шарик 6, закрепленный в корпусе 1 с помощью прижимной головки 5, катитс по поверхности контролируемого твердого тела 11, наход сь в посто нном акустическом контакте с ним. Электрические сигналы че0 рез коаксиальный разъем 10 и проводники 9 подаютс на пьезоэлектрический элемент 3, который преобразует их в акустические колебани , создава равномерное давление на рабочей поверхности пьезоэлемента 3.

5 Ультразвуковые лучи, выход из пьезоэлемента 3 параллельным пучком, проход т через акустическую линзу 4, преломл ютс на границе акустическа линза 4 - иммерсионна жидкость 7, проход т через иммерсион0 ную жидкость 7, преломл ютс на границе иммерсионна жидкость 7 - звукопровод щий шарик 6 и фокусируютс в объеме звукопровод щего шарика 6. Далее через точку акустического контакта звукопровод щего

5 шарика 6 и контролируемого твердого тела 11 ультразвуковые лучи попадают в контролируемое твердое тело 11.

Таким образом, данный акустический преобразователь позвол ет повысить чувствительность и расширить область применени , а именно работать наклонным преобразователем в труднодоступных местах.

Claims

Формула изобретени 1. Акустический преобразователь, содержащий полый цилиндрический корпус, заполненный иммерсионной жидкостью, установленные в нем пьезоэлектрический элемент с демпфером, звукопровод щий шарик, закрепленный в торце корпуса с возможностью вращени , отличающийс тем, что, с целью расширени области применени и повышени чувствительности за счет уменьшени потерь ультразвуковой энергии, он снабжен акустической линзой,

0

5

закрепленной на рабочей поверхности пьезоэлектрического элемента и выполненной с таким фокусным рассто нием, чтобы ультразвуковые лучи фокусировались в объеме звукопровод щего шарика.
2.Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с тем, что в нем линза выполнена с таким фокусным рассто нием, чтобы ультразвуковые лучи фокусировались в точке, предназначенной дл контакта звукопровод щего шарика с контролируемым изделием.
3.Преобразователь по п.1,отличающий с тем, что в нем линза выполнена с таким фокусным рассто нием, чтобы ультразвуковые лучи фокусировались в центре звукопровод щего шарика.

/7///77//////7S/S

фиг.1

/

У////////,

/

У///////////

Фиг. 2

Фиг 3