Ультразвуковой преобразователь для приема сигналов акустической эмиссии /его варианты/ Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

I

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества изделий и может быть использовано для контроля качества горяч гх изделий, например, сварных швов в процессе сварки.

Цель изобретения - повьшзение надежности в условиях работы при высоких температурах счет уменьшения эффекта деполяризации пьезоэлемен- та при его радиальном нагру7кении.

На фиг. 1 изображер ультразвуковой преобразователь, по первому варианту на фиг.2 - ТО же, по второ- му варианту.

Ультразвуковой преобразователь содержит экранированный кабель 1, корпус 2, протектор 3, к которому приклеен дисковьй пьезоэлемент 4, зажатый в обойме, выполненной в виде отдельных металлических ребер 5, внури которой с другой стороны установлена втулка 6. Снаружи металлические ребра 5 охвачены опорным кольцом 7.

У преобразователя по первому варианту {фиг.1) втулка 6 является коничской и в процессе сборки вставляет25 те, воздействует на поверхность протектора 3 и вызывает в ней упругие смещения, Эти смещения по принципу передачи упругой волны в твердом теле передаются пьезоэлементу 4, вызыся с натягом, а ребра 5 образуют полый цилиндр. Кроме того, втулка 6 мо- 30 вая его колебания и появление на обкладках пьезоэлемента 4 (вследствие пьезоэффекта) электрическик напряжежет быть выполнена из материала (бронза, латунь) с коэффициентом термического расширения большим, чем у материала ребер 5 и опорного кольца 7 (сталь).35

У преобразователя (фиг.2) по другому варианту металлические ребра 5 образуют коническую наружную поверхность, т.е. образуют полый усе- 40 ченный конус так, что опорное кольцо 7 может надеваться на него с натягом.

Количество металлических ребер 5 Выбирается конструктивно, при этом толщина их должна быть в пределах 45 1/4-1/10 диаметра обжимаемого пьезо- : лемента.

Радиальное механическое обжатие пьезоэлемента 4 достигается в первом варианте следующим образом.

Вокруг пьезоэлемента 4 набираются ребра 5 в виде цилиндра и на них снаружи надевается опорное кольцо 7. Затем со свободного, торца цилиндра, образованного ребрами 5, внутрь вво- 55 ,-, дится с натягом коническая втулка 6„ Ребра 5 цилиндра, как рычаги, опираясь на кольцо 7 противоположными

НИИ, выводящихся через экранирован- ньш кабель 1.

Пьезоэлемент выполняется из пье- зокерамики ,или ЦТСНВ-1. В процессе работы пьезоэлемент 4 находится постоянно в обжатом состоянии по боковой поверхности, что уменьшает переориентацию доменов в пьезокера- мике под действие высоких температур и увеличивает надежность преобразователя при использовании его для контроля горячих.объектов по сигналам акустической эмиссии.

Формула изобретения

50

I.Ультразвуковой преобразователь ,аля приема сигналов акустической эмиссии, содержащий корпус и размещенные в нем дисковый пьезоэлемент, закрепленный в обойме, и протектор, о тли ч ающийс я тем, что, с целью повышения надежности в условиях работы при высоких температурах, обойма выполнена в виде металлических ребер, образующих полый ци226289

втулке 6 концами.

обжимают пьезоэлемент 4.

В случае вьЕполнения элементов преобразователя из материалов с разны5 ми коэффициентами термического расширения дополнительное усилие обжатия п ьезоэлемента 4 реализуется при его нагревании в стационарном тепловом поле за счет большего расширеtO ния втулки 6, чем кольца 7, и цилиндра, образованного ребрами 5.

По второму варианту преобразова- теля (фиг.2) вокруг пьезоэлемента 4 li втулки 6 набираются ребра 5. так,

15 что наружная поверхность становится конической, затем на нее надевается с натягом опорное кольцо 7, при этом происходит обжатие пьезоэлемента 4. Преобразователь работает следую20 шкм образом.

Преобразователь устанавливается на исследуемый объект рабочей поверхностью протектора 3. Акустическая волна, распространяющаяся в объек25 те, воздействует на поверхность протектора 3 и вызывает в ней упругие смещения, Эти смещения по принципу передачи упругой волны в твердом теле передаются пьезоэлементу 4, вызы30 вая его колебания и появление на обкладках пьезоэлемента 4 (вследствие пьезоэффекта) электрическик напряжеНИИ, выводящихся через экранирован- ньш кабель 1.

Пьезоэлемент выполняется из пье- зокерамики ,или ЦТСНВ-1. В процессе работы пьезоэлемент 4 находится постоянно в обжатом состоянии по боковой поверхности, что уменьшает переориентацию доменов в пьезокера- мике под действие высоких температур и увеличивает надежность преобразователя при использовании его для контроля горячих.объектов по сигналам акустической эмиссии.

Формула изобретения

,-,

I.Ультразвуковой преобразователь ,аля приема сигналов акустической эмиссии, содержащий корпус и размещенные в нем дисковый пьезоэлемент, закрепленный в обойме, и протектор, о тли ч ающийс я тем, что, с целью повышения надежности в условиях работы при высоких температурах, обойма выполнена в виде металлических ребер, образующих полый ци1 I

линдр, опорного кольцаj охватывающего полый цилиндр, и конической втулки, установленной с натягом внутри полого цилиндра.

2.Преобразователь по п. 1 , О т- личающийся тем, что коническая втулка вьтолнена из материала с коэффициентом термического расширения большим, чем у материала полого цилиндра и опорного кольца.

3.Ультразвуковой преобразователь для приема сигналов акустической

26289

эмиссии, содержащий корпус и разме- щерные в нем дисковый пьезоэлемент, закрепленный в обойме, и протектор, отличающийся тем, что,с 5 целью повышения надежности в условиях работы при высоких температурах, обойма выполнена в виде металлических ребер, образующих полый усеченный конус, цилиндрической втулки, ус- 10 тановлеиной внутри полого усеченного конуса, и опорного кольца, внутри которого установлен с натягом полый усеченный конус.

Фиг.1

Редактор Н.Гунько

Составитель С.Волков

Техред И.Попович Корректор Л.Пилипенко

Заказ 2122/40Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Фиг.2

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля качества изделий и может быть использовано для контроля качества горячих изделий, например, сварных швов в процессе сварки. Целью изобретения является повьппение надежности в условиях работы при высоких температурах за счет уменьшения эффекта деполяризации пьезозлемента при его радиальном нагружении. Пьезозлемент преобразователя зажат в обойме, выполненной в виде металлических ребер, внутри которой установлена втулка, а снаружи металлические ребра охвачены опорным кольцом. По первому варианту втулка вьтолнена конической и вставлена с натягом в полый цилиндр, образованный ребрами. Причем втулка может быть выполнена из материала с коэффициентом термического расширения большим, чем у материала ребер и опорного кольца. По второму варианту металлические ребра образуют усеченный полый конус так, что опорное кольцо может надеваться на него с натягом. 2 с.п. и 1 з.п. ф-лы 2 ил.. (Л