Ультразвуковой преобразователь для калибровки систем акустико-эмиссионного контроля Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к нераэру- i тающему контролю качества изделий и может быть использовано для калибровки систем акустико-эмиссионного контроля качества крупногабаритных резервуаров.

Целью изобретения является повышение достоверности калибровки за счет возбуждения в толстостенном изделии сферических объемных волн с круговой в плане и близкой к полукру- гу в разрезе диаграммой направленности.

На чертеже представлен ультразвуковой преобразователь для калибров- ки систем акустико-змиссионного роля, содержащий волновод 1, вьшол- ненный в виде сплошного конуса с плоским круглым основанием, предназначенным для контакта с поверхностью изделия 2, и расположенный на.волно- воде 1 пьезоэлемент 3, вьшолненный в виде слоя с электродами 4 и 5, поляризованный на толщинную моду колебаний. Второе основание волновода 1 выполнено в виде сферической поверхности, центр которой совмещен с условной вершиной конуса, пьезоэлемент расположен на сферической поверхности волновода 1 и ограничен продолжением его конической поверхности, а угол ot между образующей конуса волновода t и его осью, радиус R,. сферической поверхности волновода и радиус R, плоского круглого основания волновода, а также упругие свойства материала волновода выбираются из соотношений

С

скорости продольных волн в материалах волновода и изделия; радиус прозвучиваемой зоны;

низшая частота спектра импульса преобразователя;

скорость поверхностных волн в материале изделия .

де С и С„ R..

с.и Указанные соотношения следуют из закона Снеллиуса с учетом условия максимального преломления продольной

5

0

волны из волновода 1 в продольную волну в изделии 2 при падении продольной волны на границу их раздела и отсутствия возбужденной поверхностной волны.

Ультразвуковой преобразователь для калибровки систем акустико-эмиссионного контроля работает следующим образом.

Электрический сигнал, подаваемый на электроды 4 и 5 пьезоэлемента 3, преобразуется в продольную сферическую волну и, распространяясь по коническому волноводу 1, падает на и., плоское основание волновода 1, являющееся рабочим основанием преобразователя. Акустический пучок АВ преломляется на этой плоскости раздела средволновода 1 и контролируемого изделия 2 и распространяется далее в стенке изделия 2. в виде широкого пучка А в сферических продольных и поперечных волн, возбуждая почти весь объем стенки изделия благодаря тому, что диаграмма направленности преломленного пучка является круговой в плане и практически полукруглой в разрезе. Лучи продольных волн распространяются под большим 0 углом и с большей скоростью, чем поперечные, поэтому первым достигает приемного преобразователя (на чертеже не показан) системы акустико-эмиссионного контроля импульс продольных волн, с помощью временного стро- бирования этот импульс выделяется, измеряется время его распространения и амплитуда и осуществляется соответствующая корректировка усиления приемноусилительного тракта системы акустико-эмиссионного контроля, тем самьм вьтолняется ее калибровка.

5

5

0

45

50

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить достовер- ность калибровки за счет возбуждения в изделии сферической волны, аналогичной источнику акустической эмиссии в металлах, (например микротрещина) .

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь для калибровки систем акустико-эмиссионного контроля, содержащий волновод, вьтолненный в виде сплошного конуса с длоским круглым основанием, предназначенным для контакта с поверхностью изделия, и расположенный на

волноводе пьезоэлемент, выполненный в виде слоя с электродами, поляризованный на толщинную моду колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности калибровки, второе основание волновода выполнено в виде сферической поверхности, центр которой совмещен с условной вершиной конуса, пьезоэлемент расположен на сферической поверхности волновода и ограничен продолжением его конической поверхности, а угол сЛ между образукнцей конуса волновода и его осью, радиус R сферической поверхности волновода,.радиус Rg плоского круглого основания волновода, а также упругие свойства материала волновода выбираются из соотношений .

d.

-Ci

cosCarctg );

10

Ct

; R,0

Rfb

Ci

f.

c. с

где С. и

с„

скорости продольных волн в материалах волновода и изделия; R - радиус прозвучиваемой зоны;

низшая частота спектра импульса преобразователя;

скорость поверхностных волн в материале изделия.

f«- С„и

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества изделий и. может быть использовано для калибровки систем акустико-эмиссионного контроля качества крупногабаритных резервуаров. Целью изобретения является повьшение достоверности калибровки за счет возбуждения в тол- стостенном изделии сферических объемных волн с круговой в плане и близкой к полукругу в разрезе диаграммой нап-.. равленности. Преобразователь содержит волновод, выполненный в виде сплошного конуса с плоским основанием, и расположенный на волноводе пьезоэлемент. Пьезоэлемент расположен на сферической поверхности волновода. Электрический сигнал, подаваемый на электроды пьезоэлемента, преобразуется в продольную сферическую волну в волноводе. Акустический пучок преломляется на плоскости раздела сред волновода и контролируемого изделия и распространяется далее в стенке изделия в виде широкого пучка .сферических продольных волн. 1 ил. S в (Л С

Ди а тромпа нап за8ленносп/

Редактор Л.Повхан

Составитель К.Хилков

Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5224/45 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.Проектная, 4