Ультразвуковой преобразователь Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

. . 12

Изобретение относится к неразрушающему контролю и мож.ет быть использовано при ультразвуковом контроле.

Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя путем выполнения боковой поверхности преобразователя вогнутой.

На фиг.1 изображены два примера выполнения пьезйэлемента ультразвуково- го преоб1э азоватедЯг; на фиг.2 -частотная зависимость (мпеданса ультразву- ковага преобр азователя; на фиг.З - нормированные.распределения колебаний на активной поверхности пьезоэлемен- та по его диаметру,

Пьезозлемент ультразвукового. ni5e- образователя представляет собой диск, радиусом г и высотой d , боковая поверхность которого выполнена симметрично вогнутой. Причем профиль бо- ковой поверхности может быть выполнен в форме треугольника с высотой (фиг. 16) или в форме сегмента.с радиусом R(фиг.1а).Этот пьезоэлементимеет резонансный пик первой (основной) ра- диальной моды 1, резонансный пик тол-, щинной моды 2 ирезонансные пики второй и третьей радиальных мод 3 и 4. Распределение колебаний по поверхно.с- ти пьезоэлемента представлено кри- вой 5.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

На электроды подается переменное электрическое напряжение, под действием которого в пьезоэлементе возбуждаются упругие волны.

При работе ультразвукового преобразователя, работающего на частоте первого (основного) радиального резонанса, он излучает (принимает) ультразвуковые волны в направлении, перпендикулярном плоскости его радиальных колебаний. При пьезоэлемент ультразвукового преобразователя является дисковым (цилиндрическим) , то кроме основного радиального и толщинного резонансов(мод}1 и

26г

2 он имеет ряд других резонансных частот (мод) 3 и 4, на которых может эффективно колебаться. Это высшие связанные моды колебаний,частота которых зависит от отношения радиуса к толщине d пьезоэлемента.Высшие связанные моды колебаний особенно проявляются при отношении 211/d порядка единиц. Если боковая поверхность выполнена симметрично профилированной, то частоты высших связанных мод 3 и 4 становятся меньше, причем при определенном значении параметров профиля. R и h частота моды 3 становится равной частоте основного радиального резонанса 1 и амплитуда суммарного резонансного пика возрастает. Это обьясняется тей, что распределения колебаний по активной поверхности дискового пьезоэлемента для первой (основной), радиальной моды 1 и высшей связанной моды 3 являются неравномерными и разными, в частности на частоте первого (основного) радиального резонанса сильнее колеблется центральная часть активной поверхности, а на частоте моды 3 сильнееколеблется периферийная зона активной поверхности. В случае симметрично вогнутой боковой образующей сечения пьезоэлемента при совпадении частот мод 1 и 3, распределение колебаний становится более равномерным (кривая 5), при этом колеблется вся активная площадь пьезоэлемента, вследствие чего чувствительность профилированного / резонансного преобразователя становится выше.

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь, содержащий дисковьй пьезоэлемент и электроды, расположенные на торцовых поверхностях пьезоэлемента, о т- л и чающийся тем, что, с целью повьш1ения чувствительности преобразователя, боковая поверхность пье- зозлемента выполнена симметрично вогнутой.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле. Целью изобретения является повышение чувствительности преобразователя за счет выполнения боковой поверхности преобразователя вогнутой. Пье- зоэлемент ультразвукового преобразователя представляет собой диск, боковая поверхность которого выполнена симметрично вогнутой либо в форме треугольника, либо в форме сегмента. При работе ультразвукового преобразователя, работающего на частоте первого ; радиального резонанса, он излучает упругие волны в направлении, перпендикулярном плоскости его радиальных колебаний. В случае симметрично вогнутой боковой образуйлдей сечения пье- зоэлемента при совпадении мод первой и третьей распределение, колебаний становится более равномерным, при этом колеблется вся активная площадь пье- зозлемента, вследствие чего чувствительность профилированного резонансного преобразователя становится выше. 3 ил. (Л с to 4 to О)

ff

фаг./

0ut. 2

-Г