Способ контроля качества прямоугольных пьезокварцевых звукопроводов ультразвуковых линий задержки Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

-

«

Изобретение относится к ультраакустике и измерительнойтехнике и может быть использовано для контрол и использования звукопроводов ультразвуковых линий задержки (УЛЗ).

Цель изобретения - повьшение точности и производительности контроля путем сокращения времени контроля качества, послойного приема колебаний и обеспечения трехл5гчевого рас™ пространения колебаний в звукопровод

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства, реализующего предлагаемый способ , на фиг. 2 - траектории распространения ультразвуко вого пучка в звукопроводе с максимально возможными поперечными размерами f . , при которых реализуется трехлучевое распространение положения центров излучающего и приемного преобразователей с расстоянием Ц от боковых отражающих граней AD, &С и углы d , /г , определяющие пространственные ориентации соответствующих лучей, положение геометрического центра (точка О) звукопровода; на фиг. 3 - контролируемый звукопровод в аксонометрической проекции, т;раек- тория распространения ультразвукового пучка и расположение слоев зву- копровода относительно плоскости его симметрии; на фиг. 4 - характерные зависимости изменения времени

распространения ультразвуковых колебаний для слоев, отстоящих на разных расстояних от плоскости симметрии звукопровода для качественного (кривая 1) и некачественного (кривая 2) звукопровода.

Устройство состоит из высокочас- тотного генератора 1 гармонических колебаний, первьй выход которого соединен с электронным частотомером 2, а второй - с первым входом схемы 3 формирования импульсов высокой часто ты, модулятора 4, первый выход которого соединен с вторым входом схемы 3 формирования импульсов, осциллографа 5, соединенного вторым выходом модулятора 4, излучающего преоб- разователя (излучателя) 6, и цепи 7 связи, соединенных с выходом схемы 3 формирования, звукопровода 8 и секционированного приемного преобразователя (приемника) 9, все выходы которого с помощью коммутатора 10 поочередно подключаются к входу усилителя 11. Вход усилителя 11 соеди

IS

зо

224717I

нен также с выходом цепи 7 связи. Выход усилителя 11 подключен к входу осциллографа 5.

Способ осуществляется следующим

S образом.

Генератор 1 вьфабатывает непрерывные гармонические колебания, час-, тота которых измеряется электронным частотомером 2, Из этих колебаний

И1 с помощью схемы 3 формирования импульсов и модулятора 4 вырезаются два :гфямоугольных сдвинутых друг относительно друга квазигармонических импульса. Длительность L,, , амплитуда V 5 время LJ задержки и период повторения импульсов задаются модулятором 4. Высокочастотные импульсы подаются на излучатель 6, находящийся в акустическом контакте с испыту20 емым звукопроводом 8, изготовленным методом машинной обработки пьезоквар- цевого сырья. Причем центры излучателя и приемника находятся на расстоянии Ь от боковой отражающей

2( грани звукопровода, удовлетворяющем соотношению

O.SE EJL-t -tgP t.cX

где :;,

р

,Ы длина звукопровода; ширина звукопровода; угол падения ультразвуковых колебаний на первую отражающую боковую грань звукопровода

- угол падения ультразвуковых колебаний на вторую отражающую боковую грань звукопровода.

Данное расположение обеспечивает трехлучевое распространение импульса ультразвуковых колебаний, вырабатываемых пьезоэлектрическим излучателем 6 Распространение ультразвука происходит следующим образом. Излученная излучателем 6 ультразвуковая поперечная волна направлена по нормали к поверхности звукопровода. В силу анизотропии кварца, из которого выполнен звукопровод 8, ультразвуковой пучок, отвечающий этой волне, отклоняется от нормали в плоскости симметрии звукопровода на некоторый угол d. (для данного примера о ; 24 ) и падает на грань Дс « При отражении возникает пучок с направлением, оп- ределяег-ым углом |Э , который после падения на грань ВО , параллельную ДХ), порождает пучок, имеющий волне3

вую нормаль, перпендикулярную торцу звукопровода 8, эффективно воспринимается приемником 9, размещенным симметрично излучателю 6 относительно геометрического центра (точка 0) звукопровода 8. Для обеспечения контрол всей толщины звукопровода применяютс преобразователи с кварцевыми пластинами Y -среза с размером, равным толщине звукопровода 8, Второй размер пластин f определяет прозвучиваёму часть площади звукопровода 8, Поэтом он должен быть достаточно большим. Однако величина ограничена с верху условием реализации трехлучевого варианта распространения

Р 2h.

Электроды излучателя выполняют сплошными, что позволяет получить ультразвуковые пучки с размерами плас тины.Электрод на тыльной стороне пластины приемника 9 выполняют в виде отдельных полос, ориентированных вдоль плоскости симметрии звукопровода, что приводит к разделению прием- ника 9 на ряд идентичных приемных элементов и позволяет осуществить с одинаковой чувствительностью прием прошедших через звукопровод 8 ультразвуковых колебаний (сигналов)

Это достигается тем, что один из приемных элементов приемника 9 с помощью коммутатора 10 подключается к усилителю 11 высокой частоты. Регулируя время LJ задержки, на электри- ческий сигнал с пьезоприемника 9, создаваемый первым квазигармоническим импульсом, накладывают второй квазигармонический импульс, прошедший через электрическую цепь 7 свя- зи на вход усилителя 11. Результат наложения контролируется по экрану электронно-лучевой трубки осциллографа 5. Выполнив указанные операции наложения на разных частотах для разных приемных элементов, можно определить относительную разность времени распространения для слоев, отстоящих на одинаковых расстояниях от плоскости симметрии звукопрово- . да и являкщуюся характеристикой качества материала звукопровода.

24717

Причем в качестве уровня неоднородности звукопроводов удобно выбрать относительную разницу времени распространения ультразвуковых 5 колебаний для крайних точек зависимости (фиг. 4).

Послойный прием прошедших ультразвуковых колебаний и обеспечение трехлучевого распространения колеба- 10 НИИ в звукопроводе позволяет повысить точность и производительность контроля, так как при этом сокращается время контроля и устраняются ошибки измерений, обусловленные влияни- 15 ем друг на друга различных по акустическим характеристикам слоев звукопровода.

. Формула изобретения

Способ контроля качества прямоугольных пъезокварцевых звукопроводов ультразвуковых линий задержки, заключакнцийся в том, что прозвучи- вают звукопровод ультразвуковыми ко- пебаниями с помощЬю излучателя и приемника, установленных на противоположных торцах звукопровода, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, излзгчатель и приемник устанавливают симметричйо относительно геометрического центра звукопровода на расстоянии Ь от их центров до боковых граней, выбранном из условия

h 0,5E.,( .

где fg

РШ

d.

длина звукопровода; ширина звукопровода, угол падения ультразвуковых кол -баний на первую отражающую боковую грань звукопровода;f - угол падения ультразвуковых

колебаний на вторую отражаю ; щую боковую грань звукопровода, осуществляют послойный прием прошедших ультразвуковых колебаний,и по :разности времен их распространения в слоях, отстоящих на равном расстоянии от плоскости си в етрии звукопровода, определяют его качество.

10

П

Изобретение относится к области ультраакустики и измерительной техники и может быть использовано для контроля и исследования звукопроводов ультразвуковых линий задержки. Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля за счет сокращения времени контроля качества, послойного хфиема колебаний и обеспечения трехлучевого распространения колебаний в звукотфоводе. Излучатель и приемник устанавливают на противоположные торцы звукопровода на расстоянии h от их центров до боковых граней, выбранном из условия ь о,5еи, (fgif ) где ia длина звукопровода; „, - ширина звукопровода; oL - угол падения ультразвуковых колебаний на первую отражающую боковую грань звукопровода; |i - угол падения колебаний на вторую отражающую боковую грань звукопровода, осуществляют послойный прием прошедших колебаний с помощью приемника и по разности времени их распространения в слоях, отстоящих на равном расстоянии от плоскости симметрии звукопровода, определяют его качество. 4 ил. i (Л

/Улосноетя еикметриЧ звучоп/зово о:

фае.З

-3

A/9/f-Ta

Редактор Н.Воловик

Заказ 1945/44Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производстненно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Составитель С.Волков

Техред И.ВересКорректор А.Тяско