Ультразвуковой преобразователь Советский патент 1986 года по МПК H04R17/00 

Изобретение относится к устройствам, используемым для изучения упругих и прочностных свойств горных пород с помощью спектрометрии, и может быть рекомендовано для использования в области неразрушающих методов контроля качества изделий, в частности в ультразвуковой дефектоскопии .

Цель изобретения - повышение надежности акустического контакта и долговечности протектора за счет устранения касательных усилий.

На фиг.1 изображен предлагаемый ультразвуковой преобразователь; на

фиг.2 - то же, в рабочем положении.

I

Ультразвуковой преобразователь. содержит корпус I с кольцеобразным выступом 2, В корпусе 1 размещены демпфер 3, пьезоэлемент 4 сдвиговых колебаний, отделенные от корпуса 1 изолятором 5. С внешней стороны на торец корпуса 1 и поверхность пьезо- элемента 4 нанесен протектор 6, который выполнен из пластичного материала, например из олова. Зажимная гайка 7 обеспечивает начальный прижим кольцеобразного выступа 2 через упругий элемент 8 - резиновое кольцо к торцу направляющего цилиндра 9, имеющего продольньш паз для поступательного движения радиочастотного разъема 10. Расстояние между выступом 2 и протектором 6 определяется из формулы

12299792

динением. При этом в реальных условиях существует угол перекоса с/ между плоскостью npoTeKTcipa 6 и поверхностью исследуемого объекта 11,

5 В момент касания возникает момент, сил, который разворачивает ось корпуса 1 до полного касания протектором 6 поверхности объекта П. Б результате разворота корпуса 1 относи10 тельно оси направляющего цилиндра 9 на угол Ы вследствие боковой деформации упругого элемента 8 возникает боковая сила -упругости, которая минимальна за счет близкого расположе15 ния выступа 2 к плоскости протектора 6. Боковая сила упругости вызывает проскальзывание протектора 6 вдоль поверхности исследуемого объекта 1 1 , если эта сила больше силы тре20 ния скольжения. Так как протектор 6 выполнен из пластичного материала, а реальная исследуемая поверхность . объекта 11 имеет шероховатость, в большинстве случаев проскальзывание

5 отсутствует, поскольку боковая сила упругости меньше трения скольжения.

Под действием силы F упругий элемент 8 деформируется до тех пор, пока напряжение внутри упругого элемента

30 обеспечит надежный акустический контакт и требуемое фиксированное давление прижима.

35

Предлагаемый преобразователь позволяет уменьшить боковую силу, действующую на контактный слой. Это повышает надежность акустического контакта и долговечность протектора.

dj,td

tg

arcsin --| + t

где d - максимальный наружный диаметр направляющего цилиндр со стороны протектора; d - диаметр корпуса; t - длина корпуса с протектором;С„р - толщина упругого элемента

(с учетом зажимной гайки) ; d - внутренний диаметр направляющего цилиндра.

Упругий элемент 8 обеспечивает плавность прижима к исследуемому объекту 11 и возможность отклонения оси корпуса 1 от оси направляющего цилиндра 9.

Преобразователь работает следующим образом.

Усилие F подается через шток 12 на направляющий цилиндр 9, которые соединены между собой резьбовым сое

Предлагаемый преобразователь позволяет уменьшить боковую силу, действующую на контактный слой. Это повышает надежность акустического контакта и долговечность протектора.

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь, содержащий направляющий цилиндр, упругий элемент и корпус, внутри которого размещен пьезоэлемент сдвиговых волн с присоединенным к его тыльной стороне демпфером и прикрепленным к его излучающей поверхности протектором, отличающийся тем, что, с целью повьш1ения надежности акустического контакта и долговечности протектора за счет устранения касательных усилий, на корпусе выполнен кольцеобразный выступ, который соединен с упругим элементом, закрепленным на торце направляющего цилиндра, причем расстояние от кольцеобразного выступа до протектора 1 удовлетворяет соотношению

р - Jl-t- ti t-o яггчтп --Ь-u + t

X, - 2 s arcsin j j -rip где tfip - толщина упругого элемента; d - максимальный наружнь й диаметр направляющего цилиндра со. стороны протектора;

- диаметр корпуса; - внутренний диаметр направляющего цилиндра;

длина корпуса с протектором.

Изобретение может быть использовано для изучения упругих и прочностных свойств горных пород с помощью спектрометрии, а также в ультразвуковой дефектоскопии. Целью изобретения является повышение надежности акустического контакта и долговечности протектора за счет устранения касательных усилий. При воздействии усилия на преобразователь возникает .перекос между плоскостью протектора 6 и поверхностью исследуемого объекта. Упругий элемент 8 на торце направляющего цилиндра 9, соединенный с кольцеобразным выступом 2 на корпусе 1, деформируется до тех пор,, пока напряжение внутри этого элемента не обеспечит надежный акустический контакт и требуемое фиксированное давление прижима. В корпусе размещены пьезоэлемент 4 сдвиговых колебаний с демпфером 3, отдел енные от него изолятором 5. Расстояние от кольцеобразного выступа до протектора определяется формулой, где дано соотношением диаметров направляющего цилиндра и корпуса и толщины упругого элемента. 2 ил. i (Л С ф со fff иг. /

.