Пьезоэлектрический преобразователь (его варианты) Советский патент 1985 года по МПК G01N29/04 

1 Изобретение от-носится к неразру шающему контролю и может быть испол зовано для контроля материалов акус тико-эмиссионным методом. Известен пьезоэлектрический прео разователь, выполненный в виде пье пластины с электродами, работающий на сдвиговых колебаниях fl J. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоэлектрический преобразователь для приема сигналов акустической эмиссии (АЭ) , содержащий, пьезоэлемент с электродами, работающий на сдвиговых .кoJJeбaнияx l2 J. Недостатком указанных устройств является зависимость амплитуды принимаемого сигнала от направления приема, обусловленная направлением вектора поляризации в пластине, не имеющим осевой симметрии. Целью изобретения является повыш ние достоверности контроля. Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом преобразователе для приема сигналов акустической эмиссии, содержащем пьезоэлемент с электродами, работа ющем на сдвиговых колебаниях, пьезоэлемент вьтолнен в виде круглой пластины с вектором поляризации, направленным от плоских поверхност к цилиндрической и имеюп1им осевую симметрию, а электроды нанесены на плоские поверхности пьезоэлемента. По второму варианту выполнения преобразователя , пьезоэлемент выполнен в виде круглой пластины с вектором поляризации, направленным от одной из плоских поверхностей к цилиндрической и имеющим осевую сим метрию, а электроды нанесены на плоские поверхности пьезоэлемента, при этом электроды выполнены в виде центрального элемента и кругового кольца. По третьему варианту вьшолнения преобразователя пьезоэлемент выполнен в виде кольца с вектором поляри зации, направленным радиально и име ющим осевую симметрию, а электроды нанесены на плоские и цилиндрически поверхности пьезоэлемента электрически изолированно между собой. На фиг. 1-4 представлен пьезоэле трический преобразователь,варианты выполнения. 972 По первому варианту.(фиг.1) пьезоэлемент 1 изготовлен из круглой пластины. Вектор 2 поляризации направлен от плоских поверхностей с электродами 3 и 4 к далиндрической поверхности 5 пьезоэлемента 1 и имеет осевую симметрию. Для пол.учения указанного направления вектора 2 поляризации на цилиндрическую поверхность 5 наносят технологический электрод (не показан). Поляризующее поле подается между электроДами 3,4 и технологическим электродом, который после окончания npqцесса поляризации удаляют. По второму варианту (фиг.2) пьезоэлемент 6 выполнен в виде круглой пластины. Вектор 7 поляризации направлен от одной из плоских поверхностей к цилиндрической (не показаны).. Электроды 8 и 9 нанесены на плоские поверхности, покрывая их полностью. Для получения нужного направления вектора 7 поляризации на цилиндрические поверхности наносят технологические электроды (не показаны),которые после окончания процесса поляризации удаляют .. Пьеэоэлемент 10 выполнен в виде круглой пластины, вектор 11 поляризации направлен от одной из плоских поверхностей к цилиндрической (не показаны), при этом электроды нанесены на плоские поверхности пьезоэлемента 10 и вьтолнены в виде центрального элемента 12, 13 и кругового кольца 14, 15 (фиг.З). По четвертому варианту (фиг.4) пьезоэлемент 16 изготовлен в виде кольца и имеет вектор 17 поляризации, направленный радиально от электрода 18 к электроду 19, которые нанесены на цилиндрические поверхности пьезоэлемента 16. Электроды 20 и 21 нанесены на плоские поверхности пьезоэлемента 16. Электроды 18-21 электрически изолированы между собой. Пьезоэлектрический преобразователь, вьтолненный по первому варианту, работает следующим образом. Одну из плоских поверхностей пьезоэлемента 1 приводят в акустический контакт с поверхностью контролируемого изделия, например приклеивают. Упругий импульс АЭ, имеющий компоненту перемещения, параллельную плоской поверхности пье3зоэлемента 1, генерирует на электро дах 3 и 4 электрический сигнал, определяемый сдвиговой пьезоэлектриче кой константной , В силу осевой симметрии преобразователя величина напряжения на электродах 3 и 4 не зависит от направления прихода колебаний. . Пьезоэлектрический преобразователь, выполненный по второму варианту, работает следующим образом. импульс АЭ, имеющий компоненту перемещения, параллельную плоской поверхности пьезоэлемента 6 генерирует на электродах 8 и 9 элек рический сигнал, определяемый сдвиг вой пьезоэлектрический константой . В силу осевой симметрии преобразователя величина напряжения на электродах 8 и 9 не зависит от направления .прихода колебаний. Преобра зователь регистрирует также и компо ненту перемещения, параллельную ос при этом напряжение определяется пь зоэлектрической константой 33. Упругий импульс АЭ, имеющий компоненту перемещения, параллельную плоской поверхности пьезоэлемента 10, генерирует на электродах 14 и 15 электрический сигнал. Компонента перемещения оси, генерирует напряжение на электродах 12 и 13. Величина напряжения на электродах 12-15 97.4 не зависит от напряжения прихода колебаний. Пьезоэлектрический преобразоватапь, выполненный по третьему варианту, работает следующим образом. Упругий импульс АЭ, имеющий компоненту перемещения, параллельную плоской поверхности пьезоэлемента 16, генерирует на электродах 20 и 21 электрический сигнал, определяемый сдвиговой пьезоэлектрической константой (j-, при этом величина напряжения не зависит от направления прихода колебаний. Преобразователь одновременно регистрирует колебания с компонентой перемещения, параллельной оси пьезоэлемента; напряжение возникает на электродах 18, 19 и определяется пьезоэлектрической константой . Выбор варианта пьезоэлектрического преобразователя определяется конкретными особенностями контролируемого изделия и характеристиками применяемой аппаратуры АЭ. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет контролировать изделия АЭ методом с использованием сдвиговых колебаний независимо от направления их прохода за счет использования пьезопластин, поляризо- эанньгх симметрично относительно оси преобразователя.

1. Пьезоэлектрический преобразователь для приема сигналов акустической эмиссии, содержащий пьезоэле. мент, с электродами, работающий на сдвиговых колебаниях, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, пьезоэлемент выполнен в виде круглой пластины с вектором поляризации, направленным от плоских поверхностей к цилиндрической и имеющим осевую симметрию, а электроды нанесены на плоские поверхности пьезоэлемента. 2.. Пьезоэлектрический преобразователь для приема сигналов акустической эмиссии, содержащий пьезоэлемент с электродами, работающий на сдвиговых колебаниях, отличающийся тем, что , с целью повьшения достоверности контроля, пьезоэлемент вьтолнен. в виде круглой пластины с вектором поляризации, направленным от одной из плоских поверхностей к щ линдрической и имеющим осевую симметрию, а электроды нанесены на плоские поверхности .пьезоэлемента. 3.Преобразователь.по п.2,о т л и чающийся тем, что электроды вьтолнены. в виде центрального элемента и кругового кольца. 4.Пьезоэлектрический преобразо- ; ватель для приема сигналов акусти(Л ческой эмиссии, содержащий пьезоэлемент с электродами, работаюпщй на сдвиговых колебаниях, отличающийся тем, что , с целью повышения достоверности контроля, пьезоэлемент выполнен в виде кольца с вектором поляризации, направО5 ленным радиально и имеющим осевую j симметрию, а электроды нанесены на j плоские и цилиндрические поверхносCD -l ти пьезоэлемента электрически изолированно между собой.

K-IVM:

). 1

.-.. . . ..;/..

Щ

11

Л

: 5:7;ТТТГЗо: г: :.----.у. .1..-...-:.

в.« I . -УЧ I , , ,i,

17

13

15

12

W2.J

20

Фиг.

21