Способ контроля качества соединительных слоев между пьезоэлементами в составных пьезопреобразователях Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

1

Изобретение относится к неразушающему контролю материалов и изелий и может быть использовано для пределения качества соединения ьезоэлементов в составных пьезо реобразователях.

Целью изобретения является повьппе ние информативности контроля за счет определения акустической рачности соединительных слоев.

На фиг. представлены амплитудно-частотные характеристики (А.ЧХ) качественного соединительного слоя и соединительного слоя с непроклеем составного пьезопреобразователя; на фиг, 2 - АЧХ трех бездефектньгх: слоев составного преобразователя; на фиг, 3-АЧХ соединительных слоев составного преобразователя, один из которых имеет дефект.

Сущность способа контроля качества соединительных слоев между пьезо- элементами в составных пьезопреоб™ разователях заключается в следующем,

Пьезопреобразователь, состоящий из п элементов, соединенных между собой слоем клея или припоя и снаб женных по концам накладками,пред™ ставляет собой сложную колебательную систему. При этом передача энергии от излучателя к приемнику зависит от качества соединительно- го слоя, через который она передает ся.

Качество соединительного слоя зависит от предварительной подготовки соединяемых поверхностей, толщины и разнотолщинности соединитель- но го слоя, размера частиц наг :олни теля, способа нанесения и отверждения клея в случае применения клее- вогосоединения, применяемых флюсов, сплава и режимов ультразвуковой пайки в случае применения паяного соединения.

Основным критерием качества сое динительных слоев в данном случае является способность соединительного слоя передавать акустическую энергию от пьезоэлемента к пьезо- элементу на рабочей частоте с наименьшими потерями. Это свойство соединительного слоя, в данном случае, определяется наличием в нем макро- и микродефектов, его прочностными и деформативными характеристиками. Поэтому, определяя акустическую прозрачность каждого слоя, можно судить

296772

о его качестве, мянуя процесс обнаружения дефектов. Повьшается информативность контроля также благодаря контролю каждого соединительного

5 слоя в отдельности.

(Способ осуществляется следующим образом.

В составном пьезопреобразователе, состоягдем из п пьезоэлементов,

10 соединенных между собой слоями клея или припоя, последовательно каждый п-и пьезоэлемент (при изменении п от 1 до уменьшенного на единицу общего числа пьезоэлементов в пьезопре15 образователе) подключается, например, к генератору качающейся частоты и используется как излучатель акус;тической энергии, а (п+1)-и пьезоэлемент подключается к измери20 тельной схеме и используется как приемник. Генератор качающейся частоты при постоянной амплитуде плавно изменяет частоту сигнала, подаваемого на излучающий пьезоэлемент в

25 пределах 0,7-1,3 рабочей резонансной частоты пьезопреобразователя. Сигнал, снимае1 ый с приемного пьезо- элемента, регистрируется например, двухкоординатным самописцем, Пара30 метры получаемой для каждого слоя АЧХ (перепад напряжений на резонансе и антирезонансе, резонансная час-i тота и резонансный промежуток) являются браковочными критериями.

так как находятся в прямой зависимости от способности соединительного слоя передавать акустическую энергию, т.е, от акустической прозрачности слоя. При наличии в одном из соединительных слоев непроклея его АЧХ резко отличается от аналогичной характреистики качественного соединительного слоя (фиг, 1). Если акустическая прозрачность соедини-

тельньк слоев незначительно отличается, то их АЧХ весьма похожи (фиг. 2), Наличие дефекта в одном из соединительных слоев составного пьезопреобразователя характеризует- ся меньщим, чем у остальных соединительных слоев, перепадом напряжений и повышенной резонансной частотой (фиг. 3),

Определение акустической прозрачности соединительных слоев по отдельности по их АЧХ позволяет повысить информативность контроля, так как это позволяет оценить качество каждо

го из соединительных слоев составного пьезопреобразователя.

Фо. рмула изобретения

Способ контроля качества соеди- ннтел.ьных слоев между пьезоэлемента- ми в составных преобразователях, заключающийся в том, что возбуждают ультразвуковые колебания в соединительных слоях составного преобразователя и принимают прошедшие ультразвуковые колебания, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности контроля за счет определения акустической прозрачное- I

774

ти соединительных слоев, возбуждение и прием ультразвуковых колебаний осуществляют поочередно в каждом соединительном слое с помощью пьезо- элементов, непосредственно прибегающих к этому слою, возбуждение пьезоэлементов осуществляют электрическим сигналом постоянной амплитуды с частотой, изменяющейся в диапазоне 0,7-1,3 резонансной частоты преобразователя , и по полученным амплитудно-частотным характеристикам определяют акустическую прозрачность соединительных слоев..

Способ контроля качества соединения пьезоэлементов .в составных пьезопреобразователях относится к неразрушающему контролю, в частности к методам контроля составных пьезопреобразователей. Цель изобретения - повышение информативности контроля качества соединительных слоев (клеевых или паяных) пьезоэлементов в составных пьезопреобразова- телях. Предлагается определять влияние дефектов на передачу акустической энергии через соединительный слой, минуя стадию их обнаружения. Для этого пьезоэлемент, вхо- в состав пьезопреобразователя, последовательно включают как излучающий, а следующий за ним - как приемный. По снимаемым с приемного пьезоэлемента амплитудно-частотным характеристикам судят об акустической прозрачности соединительного слоя. 3 ил. «5 (Л

фиг.

Фиг. 2.

фиг.З

Составитель С. Волков Редактор И. Николайчук Техред Л.Олейник Корректор М. Самборская

Заказ 2446/45 Тираж 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. Проеткная, 4