Ультразвуковой преобразователь Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

чей поверхностью пьезоэлемента акустические колебания попадают в демпфер 3 и далее в поглотитель 4, где поглощаются. Выполнение демпфера 3 идентичным по форме волноводу 1 по1

Изобретение относится к разрушающему контролю и может быть использовано для ультразвуковой дефектоскопии строительных делезобетонных конструкций.

Цель изобретения - улучшение эксплуатационных характеристик за счет увеличения чувствительности, широко- полосности и помехоустойчивости.

На фиг. 1 изображена схема ультразвукового преобразователя; на фиг. 2 частотная характеристика коэффициента передачи по давлению.

Ультразвукового преобразователь содержит акустически связанные между собой волновод 1, пьезоэлемент 2, демпфер 3., поглотитель 4, охватывающий демпфер 3 и боковую поверхность пьезоэлемента 2, электровиброизоляди- онный слой 5, охватывающий волновод 1 и твердосплавный наконечник 6, размещенный на рабочем основании волновода 1, причем демпфер 3 и волновод 1 вьтолнены идентичными по форме с экспойенциальной образующей их боковой поверхности, а площади S и 5(1} оснований и длина демпфера 4 волновода выбраны из условия

ftn

2 t (1)

где -с) - частота колебаний;

E,f - модуль упругости и плотность материала волновода соответственно.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

При подаче электрического импульса на пьезоэлемент 2 в нем возбуждаются акустические колебания, частота которых зависит от толщины пьезоэлемента и формы волновода 1 и демпфера 3. Ультразвуковые колебания распространяются от пьезоэлемента 2 по волзволяет усилить резонансные свойства преобразователя. Электровиброизоля- гдаонный слой 5, охватывающий волновод 6, снижает влияние внешних акустических полей. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

новоду 1 и далее по твердосплавному наконечнику 6 в контролируемое изделие. При этом за счет выбора формы волновода 1 в виде тела вращения переменного сечения происходит концентрация энергии, излученной пьезоэле- ментом 2. По отраженным акустическим сигналам, поступающим из изделия на пьезоэлемент 2, определяют наличие

О и параметры дефектов. Излученные

нерабочей поверхностью пьезоэлемента акустические колебания поступают в демпфер 3 и далее в поглотитель 4, где поглощаются.

5 Для определения параметров, характеризующих форму и размеры волновода 1 и демпфера 3, выбирают нижнюю частоту рабочего диапазона пре- образователя, площадь 5б большого ос20 кования волновода 1 - в зависимости от площади пьезозлемента 2 и площадь S() меньшего основания волновода - из метрологических соображений и и3 условия (1) с учетом, что J определяют длину t волновода.

Для определения закона изменения площади сечения из экспоненциальной зависимости

S(x) S ехр(-ах )

(2)

35

параметр а определяют Т

а f

Волноводы, выполненные с учетом условий (1)-(3), представляют собой фильтры верхних частот и в области пропускания частот f f р имеют равномерную частотную характеристику коэффициента передачи по давлению (фиг.2). Они позволят расширить по- лосу пропускания преобразователя.

312

вводить акустические колебания в материал без существенных искажений и увеличить за счет концентрации энергии чувствительность преобразователя.

С другой стороны выполнение демпфера и волновода идентичными по форме позволяют усилить резонансные свойства преобразователя,

Наличие электровиброизоляционного слоя повышает помехоустойчивость преобразователя за счет снижения влияния на него внешних акустических полей.

Твердосплавный наконечник повышает износостойкость преобразователя, обеспечивает акустическое согласование последнего с изделием, для чего, например, при контроле бетона наконечник может быть выполнен из титана, обладающего близким к бетону акустическим сопротивлением. Соединение наконечника с волноводом может быть осуществлено прессованием.

Таким образом, ультразвуковой преобразователь обладает лучшими эксплуатационными характеристиками за счет увеличения чувствительности, пшрокополосности и помехоустойчивости.

534

Формула изобретени

1. Ультразвуковой преобразовател содержащий акустически связанные меду собой волновод, пьезоэлемент и демпфер, выполненный в виде тела .вращения переменного сечения, и поглотитель, охватывающий демпфер и боковую поверхность пьезоэлемента, отличающийся тем, что, с целью улучшения зксплуатационных характеристик за счет увеличения чувствительности, широкополосйости и помехоустойчивости, преобразователь снабжен электровибрационным слоем, охватывающим волновод, демпфер и волновод вьшолнены идентичными по форме с экспоненциальной образующей их боковой поверхности, а площади SQ и S(t) оснований и длина t демпфера и волновода выбраны из

УСЛОВИЯ

,„(-|.-, ,2.1

где U) - частота колебаний; Е, р - модуль упругости и плотност материала волновода соответственно.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что он снабжен твердосплавным наконечником размещенным на рабочем основании волновода.

W(f

Предлагаемый датчик

10026Q

(Частота

.2

Составитель М,Андреева Редактор М.Бланар Техред Л.Сердюкова

Заказ 882/46 Тираж 777Подписное

,ВНИИ1Ш 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

300 , КГц

Корректор С.Черни

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Целью изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик за счет увеличения чувствительности, широкополос- ности и помехоустойчивости. При контроле пьезоэлемент 2 излучает в волновод 1, выполненный в виде тела вращения с экспоненциальной образующей его боковой поверхности, акустические колебания, энергия которых при распределении в нем концентрируется, . что повышает чувствительность. В 1пол- нение волновода 1 указанной формы также расширяет полосу пропускания преобразователя. Излученные нерабос € г е«ю КЗ f bo О5 ел ОО