Ультразвуковой наклонный преобразователь (его варианты) Советский патент 1986 года по МПК G01N29/04 

Uk Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано при ультразвуковой (УЗ) дефектоскопии. Цель изобретения - повышение чувс вительности при контроле как объемны ми, так и поверхностными волнами за счет компенсирования потерь УЗ энергии в призме и на границе раздела материал призмы - материал контролируемого изделия. На фиг.1 представлен УЗ наклонный преобразователь; на фиг.2 - наклонна грань призмы УЗ наклонного преобразователя с установленной на ней пьезопластиной. Ультразвуковой наклонный преобразователь содержит призму 1 и пьезопластину 2 постоянной толщины. Призм включает наклонн-ую 3, переднюю 4 и рабочую 5 грани. Пьезопластина 2 име ет задний край 6, и установлена на наклонной грани 3 призмы 1 и выполнена расширяющейся в направлении к передней грани 4 призмы 1. При конт роле объемными волнами поперечный размер Ъ пьезопластины 2 выбирают в зависимости от расстояния 1 до ее . заднего края 6 по формуле h hj-expC S-l- cget), где h - поперечный размер заднего края 6 пьезопластины 2; S - коэффициент затухания УЗ колебаний в материале приз мы 1 ; Л - угол между наклонной 3 и р бочей 5 гранями призмы 1. При контроле поверхностными волнами пьезеп.пастина 2 установлена на наклонной грани 3 призмы 1 таким образом, что проекция края пьезопла тины 2 совпадает с линией пересечен передней 4 и рабочей 5 граней призмы 1, а поперечный размер h пьезопластины 2 выбирают в зависимости от ра стояния 1 -до ее заднего края 6 по формуле h hpexpCcT-l tg«C)fT. УЗ наклонный преобразователь работает следующим образом. Преобразователь устанавливают на контролируемое изделие 7 рабочей гранью 5. На пьезопластину 2 подают электрический импульс. Пьезопластин 2 преобразует электрический импульс в продольные УЗ колебания, которые через наклонную грань 3 поступают н призму 1. При контроле объемными во нами продольные УЗ колебания падают на рабочую грань 5 призмы 1 (причем в этой плоскости плотность потока акустической энергии распределена равномерно по площади благодаря компенсации затухания УЗ колебаний в материале призмы 1 расширением пьезопластины 2), преломляются на границе материал призмы 1 - материал контролируемого изделия 7 и распространяются в контролируемом изделии 7 в виде продольных, или поперечных УЗ колебаний. При контроле поверхностными волнами продольные УЗ колебания падают на рабочую грань 5 призмы 1 под притическим углом и трансформируются в поверхностные УЗ колебания, распространяющиеся в направлении передней грани 4 призмы. Поверхностная волна, распространяясь вдоль границы материал призмы 1 - материал контролируемого изделия 7, образует объемные вытекающие волны, уносящие энергию от поверхности в объем призмы 1. При этом колебания, излучаемые задним краем 6 пьезопластины 2, претерпевают максимальньш потери. Концентрация потока излучаемых УЗ колебаний у передней грани 4 призь«,1 1 обеспечивается вводом в формулу, по которой выбирают поперечный размер h пьезопластины 2, множителя VT. Пьезопластина может быть выполнена такой формы, которая обеспечивает фокусировку УЗ пучка. Фокусное расстояние для участка пьезопластины таково, что обеспечивает схождение лучей на длинной части пути пучка в призме. УЗ пучок при этом фокусируется на площадке постоянной ширины на рабочей грани призмы, а увеличение площади пьезопластины компенсирует затухание в призме. Формула изобретения 1. Ультразвуковой наклонный преобразователь, содержащий призму и установленную на ее наклонной грани пьезопластину постоянной толщины, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при контроле объемными волнами, пьезопластина выполнена расширяющейся в направлении к передней грани призмы, причем поперечный размер h пьезопластины выбирают в зависимости от расстояния 1 до ее заднего края по формуле

h h exp(f. 1.. tg(t) ,

где hp - поперечный размер заднего

края пьезопластины; о - коэффициент затухания ультразвуковых колебаний в материале призмы;

(i - угол между наклонной и рабочей гранями призмы. 2. Ультразвуковой наклонньлй преобразователь, содержащий призму и установленную на ее наклонной грани

пьезопластину постоянной толщины, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности при контроле поверхностными волнами, пьезопластина выполнена расширяющейся в направлении к передней грани призмы, причем поперечный размер h пьезопластины выбирают в зависимости от расстояния 1 до ее заднего края по формуле

h h exp(f-l cget) -fT.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля материалов и изделий и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии. Целью изобретения является повышение чувствительности при контроле как объемными, так и поверхностными волнами за счет компенсирования потерь ультразвуковой энергии в призме и на границе раздела. Ультразвуковой наклонный преобразователь содержит призму и пьезопластину постоянной толщины. Пьезопластина установлена на наклонной грани призмы и выполнена расширяющейся в направлении к передней грани призмы. При контроле объемными волнами поперечный размер h пьезопластины выбирают в зависимости от расстояния 1ДО ее заднего края по формуле -h hoexpdTrlcgfO, где h - поперечный размер заднего края пьезопластины; (Г- коэффициент затухания колеV) баний в материале призмы; с( - угол между -наклонной и рабочей гранями призмы, а при контроле поверхностными волнами - по формуле h hcexp

,

. f(f/ /

-J

ho

Фиг.2