Ультразвуковой преобразователь для измерения скорости поперечных ультразвуковых колебаний Советский патент 1985 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области средств и методов неразрушающего контроля и может быть использовано, в. частности, в измерительной технике для определения скоростей распространения упругих волн.

Известно устройство, содержащее пьезозлемент с электродами, закрепленный на звукопроводе, состоящем из двух акустически связанных между собой частей. На границе раздела этих частей происходит преобразование продольных волн в поперечные 1 J

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений ско рооти поперечных ультразвуковых колебаний из-за трудности передачи поперечных колебаний без потерь из одной части звукопровода в другую и затем в исследуемую среду.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой преобразователь для измерения скорости поперечных ультразвуковых колебаний, содержащий з-вукопровод с цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на ней пьезопластину с электродами на противоположных поверхностях 2.

Недостатком известного, преобразователя является низкЗя точность измерения скорости поперечных ультразвуковых продольных волн из звукопровода в исследуемую среду.

Цель изобретения - повьшение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в ультразвуковом преобразователе для Измерения скорости поперечных ультразвуковых колебаний, содержащем звукопровод с цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на нем пьезопластину с электродами на противоположных поверхностях, в плоскости симметрии звукопровода вьшолнена цилиндрическая канавка, расположенная вдоль образующей на его рабочей поверхности, электроды разделены зазором, выполненным в одной плоскости с канавкой, равным ширине последней, на две накрест соединенные пары.

На фиг. 1 показан преобразователь общий вид; на фиг.-2 то же, вид сверху.

Ультразвуковой преобразователь содержит звукопровод 1 с цилиндрической рабочей поверхностью 2, цилиндрическую канавку 3, расположенную в плоскости симметрии звукопровда вдоль образующей на его рабочей поверхности, пьезопластину 4, закрепленную на нерабочей поверхности звукопровода 1, электроды 5 и зазор 6 между электродами 5, выполненный в одной плоскости с канавкой 2 и равньй ширине последней. Электроды попарно соединены на две накрест лежащие пары 7.

Подбором компонента материала звукопровода достигают равенства скоростей продольной волны в звукопроводе и поперечной волны,вводимой в исследуемую среду.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

Пьезопластину.4 возбуждают элекрическими сигналами от генератора (не показан) через электроды 5. В звукопроводе 1 возникают продольные Р-колебания, которые, попадая на цилиндрическую рабочую поверхность 2 с углом падения d. , преобразуются в отраженные продольные Ej , поперечные S -колебания с углами отражения , и преломленные в исследуемую среду Pj- и S -колебания с углами преломления oiy и /э соответственн

Когда скорости продольных волн в звукопроводе и поперечных в исследуемой среде близки друг к другу, то oi. /ij ив исследуемую среду вводится поперечная S -волна с направлением распространения, близким к направлению первичной Р-волны Преломпенные в различных точках цилиндрической поверхности звукопровода 1 продольные Pj-волны накладываются друг на друга и гасятся за счет перекрестного соединения двух пар электродов 5, позволяющего возбуждать в звукопроводе 1 продольные противофазные колебания.

На участках звукопровода 1, где угол падения близок к нулю градусов продольная волна не проходит в исследуемую среду благодаря цилиндрической волногасящей канавке 3 и поэтому не может явиться причиной существенной помехи при приеме поперечной волны. Ширина зазора 6 и ширина канавки 3 связаны соотношением

Z

/-

Z - наибольшее расстояние между торцовой и рабочей поверхностями звукопровода}

/А - ширина электродов;

- длина волны в материале звукопровода.

Таким образом, предложенный ультразвуковой преобразователь позволяет излучать и принимать только поперечные ультразвуковые колебания, что значительно повьппает точность измерения их скоростей в исследуемых средах.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОПЕРЕЧНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий эвукопровод с цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на нем пьезопластину с электродами на противоположных поверхностях, отличающийся тем, что, с целью повьввеиия точности измерений, в плоскости симметрии звукопррвода выполнена цилиндрическая канавка, расположенная вдоль образующей на его рабочей поверхности, электроды разделены зазором, вьлолиеиньм в одной плоскости с канавкой, равным ширине последней, на две накрест соединенные пары. (Л с о со ю СП ю