Датчик сдвиговых ультразвуковых колебаний Советский патент 1983 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к средствам ультразвукового контроля и может быть использовано для излучени н приема сдвиговых ультразвуковых колебаний при определении физических свойств твердых сред. Известен датчик сдвигов1Л ультразвуковых колебаний, Содержащий пьезопластину и звуковод, состоящий из двух частей, акустически связанных друг с другом, на первой из которых установлена пьезопластина, а вторая ограничена контакт,ной плоскостью 1. Недостатком этого преобразователя является невозможность ввода колебаний нормально к поверхности контролируемого изделия, что сужае область его применения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае му результату является датчик 2j, содержащий пьезопластину и звуково состоящий из двух акустически связанных между собой;, выполненных из Вазного материала частей, на торце первой из которых установлена пье эопластина, а вторая ограничена ко тактной плоскостью, а разделяющая их поверхность имеет плоский участок, выполненный наклонным к торцу первой части звуковода под углом, обеспечивающим возбуждение сдвигов колебаний нормально к контактной плоскости. Первая часть выполнена из материала, скорость распространения продольной волны в котором меньшеf чем та же скорость в материале второй частм звуковода,, угол между разделяющей плоскостью часте звуковода и торцовой гшоскостью выбран в пределах - ot «тсsin -у-а угол между разделяющей и контакт плоскостями равен sin оС 1 :0|ГСв(П -пгде Чэ , VP - скорости распростране продольных колебаний материале первой и второй частей звукопровода соответственно . V - скорость распростране .2 сяниговых колебаний в второй части звуковод Недостатком известного устройст являются большие габариты, обуслов ленные большими размерами клиньев звуковода и непараллельностью его торцовой и контактной плоскостей. Цель КЗ-обретения - уменьшение габаритов . Поставлекная цель доститается тем, что в датчике сдвиговых ультразвуковых колебаний, содержащем пьезопластину и звуковод, состоящий из двух акустически связанных между собой, выполненных из разного материала частей, на торце первой из которых установлена пьезо1тластина, вторая ограничена контактной плоскостью, а разделяющая их позерхность имеет плоский участок,- выполненный наклонным к торцу первой части звуковода под углом, обеспечивающим возбуждение сдвиговых колебаний нормально к контактной плоскости, последняя выполнена параллельной его торцОБОй плоскости, разделяющая поверхность имеет дополнительно не менее одного плоского наклонного участка, основание которого с основанием основного участка размещаются в плоскости,- параллельной контактной плоскости, а эго вершина и основание соседнего участка лежат в плоскости, перпендикулярной контактной плоскости, наклонные участки соединены между собой последовательно- а первая часть звуковода выполнена из гv1aтepиaлa, скорость распространения продольных колебаний в котором равна скорости распространения сдвиговых колебаний в материале второй части звуковода. На фиг, 1 представлена схема датчика; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг.. Датчик содержит пьезопластину 1 и звуковод, состоящий из двух акустически связанных между собой частей .2, на торце 3 из которых установлена пьезопластина 1, и части 4, которая ограничвНа контактной плоскостью 5, контактирующей в процессе контроля с контролируемой средой, размещенные в корпусе 6, разделяющая две части поверхность 7, имеет не менее двух плоских наклонных участков 8, основания которых размещаются в плоскости., параллельной контактной плоскости 5, а вершина каждого и основание соседнего участка лежат в плоскости, перпендикулярной контактной плоскости 5, сами наклонные участки 8 соединены между собой последовательно. При этом контактная плоскость 5 выполнена параллельной торцу 3 а первая часть 2 звуковода выполнена из материала, скорость Vp распространения продольных колебаний в котором равна скорости Vg распространения сдвиговых колебаний в материале второй части 4 звуковода. j Датчик работает следующим образом Генерируемые пьезопластиной 1 продольные ультразвуковые колебания распространяются в первой части 2 зву котвода нормально к его торцу 3, падают на разделяющую поверхность 7 звуковода под углом е/. . равным углу

Наклона ее наклонных участков по отношению к торцовой плоскости звуковода, трансформируются в сдвиговые колебания и затем переходят в изделие под прямым углом к контактной плоскости 5.

Действительно, согласно закону Снелмуса, так как скорость распространения продольных ультразвуковых колебаний в первой часть звуковода равна скорости распространения сдвиговых колебаний во второй части звуковода, то угол прохождения сдвиговых ультразвуковых колеб-аний равен углу падения продольных ультразвуковых колебаний cL .

Выбор угла

р Р «resin .«rcs4n

обеспечивает распространение в части 4 звуковода только сдвиговых ультразвуковых колебаний.

Таким образом, выполнение контактной плоскости преобразователя параллельно торцовой плоскости, а также выполнение разделяющей поверхности звуковода согласно изобретению при. I соответствующем- выборе материгшов для изготовления частей звуковода позволяет уменьшить габарити датчика

ДАТЧИК СДВИГОВЫХ УЛЬТРАЗВУKOKJX КОЛЕБАНИЙ, содержащий пьезопластину и звуковод, состоящий из двух акустически связанных между собой, выполненных из разного материала частей, на торце первой из которых установлена пьезопластина, вторая ограничена контактной плоскостью, а разделяющая их поверхность имеет плоский участок, выполненный наклонным к торцу первой части эвуковода под углом, обеспечивающим . возбуждение сдвиговых колебаний нормально к контактной плоскости, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов, контактная плоскость звуковода выполнена параллельной его торцовой плоскости, разделяющая поверхность имеет дополнительно не менее одного плоского наклонного участка, ознование которого с основанием основного участка размещгиотся в плоскости, параллельной контакргной плоскости, а его вершина и основание соседнего участка лежат в плоскости, перпендикулярной контактной плоскости, наклонные участки соединены между собой последовательно, а первая часть звуковода выполнена из материала, скорость распространения продольных колебаний в котором равна скорости распространения сдвиговых колебаний в материале второй части звуковода. 00 о о О5