Способ контроля качества прямых совмещенных пьезоэлектрических преобразователей Советский патент 1985 года по МПК G01N29/04 

1 Изобретение относится к ультразвуковому неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано при контроле прямых совмещенных пьезоэлектрических преобразователей, например, используемых для ультразвуковой дефектоскопии. Целью изобретения является повышение информативности контроля, как за счет выявления неплоскостности протектора, так и за счет возможнос ти оценки качества отдельных элемен тов конструкции преобразователя, т.е. клеевого соединения демпфера с пьезоэлементом, клеевого соединения; пьезоэлемента с протектором и самого протектора. На фиг. 1 представлен прямой совмещенный пьезоэлектрический преобразователь, установленньш на нормированную акустическую нагрузку, разрез1 на фиг... 2 - блок-схема установки, реализующей предлагаемый способ контроля, на фиг. 3 - времен ные диаграммы напряжений на выходах отдельных блоков устсновки/ на фиг. 4 - временные зависимости элек рического напряжения ( сг - нормально го ненагруженного преобразователя, 8 - нормального преобразователя, ус тановленного на нормированную акустическую нагрузку, В - ненагруженного преобразователя с некачественным демпфером, 2 - ненагруженного преобразователя с протектором, обла дающим неплоским торцом, о - преобразователя с протектором, обладающи неплоским торцом, установленного на нормированную акустическую нагрузку... Преобразователь 1 содержит пьезо- элемент 2, демпфер 3 и протектор 4, нормированную акустическую нагрузку 5, контактную жидкость 6. Установка, реализующая контроль качества по предлагаемому способу, содержит последовательно соединенные электрический генератор 7.высокочастотных импульсов, например, аналогич ный генератору ультразвукового дефектоскопа УД-ППУ, ограничитель 8, усилитель 9, компаратор 10 и блок 1 измерения временного интервала от начала колебаний преобразователя 1 до момента уменьшения величины их огибаю1чей ниже, .заданного уровня. Си ронизирую1Ц}п 1 вых(д генератора 7 элек 90 рически связан с соответствующим входом блоком 11 измерения временного интервала, а преобразователь 1 с входом ограничителя 8. Способ заключается в следукяцем. Устанавливают теоретически или же экспериментально на основании измерений на преобразователях, принятых за норму для заданной конструкции и технологии изготовления преобразователя 1, допустимый уровень реверберации. В зависимости от типа преобразователя 1, его рабочей частоты и области применения допустимый уровень реверберации составляет примерно -40-(-60) дБ относительно импульса возбуждения, т.е 10 2-10 В. Возбуждают в акустически ненагруженном преобразователе 1 при помощи генератора 7 упругие колебания. Упругие колебания в преобразователе 1 не заканчиваются после прекращения действия импульса возбуждения генератора 7, а продолжаются еще некоторое время, в результате чего на вход ограничителя 8 поступает сигнал U j (фиг. 3). Ограничитель 8 позволяет избежать перегрузки за счет импульса возбуждения усилителя 9, на вход которого поступает сигнал Ug (фиг.З). Усилитель 9 поднимает уровень сигнала до величины, необходимой для нормальной работы компаратора 10, на вход которого поступает сигнал U (фиг. 3). Компаратор формирует последовательность импульсов U|o до тех пор, пока величина временной огибающей импульсов, претерпевших многократные отражения в преобразователе 1, не станет меньше допустимого уровня реверберации. При помощи блока 11 измеряют время t ревербе- . рации от начала колебаний преобразователя, опр.еделяемого по синхроимпульсу от генератора 7 до окончания последнего импульса, сформированного компаратором 10. По величине времени tf реверберации судят о качестве преобразователя 1. Если во временной зависимости электрического напряжения ненагруженного преобразователя 1 имеют место отдельно стоящие импульсы (фиг, 4S), то это свидетельствует о некачественном изготовлении демпфера 3 вследствие либо недостаточно высокого коэффициента затухания материала демпфеЬа 3, либо неправильного выбора.

3

или вьтолнения конструкции демпфера 3 и его геометрических размеров, что вызывает добавление к колебания по инерции пьезоэлемента 2 импульсов, многократно отраженных в демпфере 3. Если отдельно отстоящих импульсов нет, а время t(. реверберат ции ненагруженного преобразователя велико, то это свидетельствует о плохой , адгезии к пьезоэлементу 2 демпфера 3 или протектора 4. Затем выбирают соответствующую нормированную акустическую нагрузку 5, наносят на нее контактную жидкость 6 и устанавливают на ней преобразователь 1 при помощи приясимногоустройства (не показано), нормализуюцего акустический контакт между преобразователем 1 и нагрузкой 5. После зтого, повторяя те же измерительные операции, что и в случае ненагруженного преобразователя 1, измеряют время tj реверберации ненагруженного преобразователя 1. Проводя измерения времени t и tc реверберации в нагруженном и ненагг руженном состояниях, по их разности определяют тип дефекта преобразователя 1. Если торец протектора 4 неплоский, то образуется некоторый слой контактной жидкости 6 (фиг.1), в котором возникает реверберахщя, , что приводит к росту времени tj реверберации нагруженного преобразователя 1 (фиг. 4) по отношению к кремени t реверберации ненагруженногр преобразователя 1 (фиг. 4г), т.е. tj - tf 0. Если в преобразователе 1 нарушена адгезия протектора 4 к пьезоэлементу 2, то при установке преобразователя 1 на нагрузку 5 отбор энергии незначителен.

1807904

t, ревербераи в этом случае время

ции в нагруженном состоянии практи чески не отличается от времени реверберации в ненагруженном состояНИИ, т.е. tj - , 0. Если преобразователь работает нормально, то при измерении в нагруженном состоянии :часть энергии колеблющегося пьезоэлемента 2 уходит в акустическую нагрузку 5, и время t реверберации нагруженного преобразователя 1 меньше, чем время t реверберации Ненагруженного преобразователя 1, т.е. t - t , причем эта разница обычно

.составляет tj - tjy -(0,2-0,4). Если в преобразователе 1 нарушена адгезия демпфера 3 к пьезоэлементу 2, то при установке преобразователя 1 на нагрузку 5 отбор энергии значителен, демпфирование колебаний происходит в основном из-за излучения в нагрузку, и время t реверберации

нагруженного преобразователя 1 меньше, чем время t if реверберации ненагруженного преобразо- , вателя 1, т. е. t разница но в этом случае -(0,8 составляет t - t 2,0)t.

Таким образом, предлагаемый способ контроля качества прямых совмещенных пьезоэлектрических преобразователей позволяет по величине и знаку разности времен реверберации нагруженного и ненагруженного преобразователей не только выявить неплоскостность протектора, но и различить различные типы дефектов преобразователей, что весьма существенно при прогнозировании эффективности ремонтных работ.

и

Сриг.З

55-

/ t,

L

и.

фуг.

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРЯМЫХ СОВМЕЩЕННЫХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСS wvwsXXkx x КИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, заключающийся в том, что возбуждают в акустически ненагруженном преобразователе упругие колебания, измеряют время реверберации и по его величине судят о качестве преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьшения информативности контроля, нагружают преобразователь нормированной акустической нагрузкой, измеряют время реверберахщи нагруженного преобразователя, а тип дефекта преобразователя определяют по разности времен реверберации в нагруженном и ненагруженном состояниях. О) 00 о ;р о Z .4