Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

со ;с

4

СО

ел

Изобретение относигся к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для ульт);)звуконых исследований веществ и медицинской диагностике, дефект- тоскопии.

Целью изобретении является повышение надежности преобразователя за счет обеспечения ностояпства его характеристик, а также раси ире11ие функциональных возможностей преобразователя за счет излучения отходящих волн.

На фиг. I представлена схема, поясняющая ц)иш1иц работы ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя; на фиг. 2 разрез .А Л на фиг. .

Ультразвуковой пьезо лектрический преобразователь содержит пьезоэлемент в виде конуса I с продольной поляризацией, часть KOTOpoi o у торцовой поверхности выполнена так, что образует мпогограпную усеченную пирамиду 2, к.-1иновидные пластинки 3 - 6 из деполяризованной пьезокерамики с ди- )ической пронипаемостью болыпей, чем диэлектрическая проницаемость пьезоэле- I, раз.мепк пные по одной на каждой грани усеченной пирамиды 2, электроды 7- 10,размещенпые на свободных поверхностях клиновидных пластинок, торцовый электрод 1 1 П1езоэ;1емепта 1.

Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь работает с;|едующим образом.

Импульс электрического напряжения подается между параллельпо соединенными элект юдами 710 и торцовым электродом

11.При этом создается электрическое поле в пьсзоматериа.че и у торцовой поверхности, где имеется градиент электрического поля, возбуждается упругая волна. Параллель- пое соединение всех четырех электродов обес- иечивает наиболее равномерное распределение электрического поля в пьезоматериале. Поэтому преобладаюп1ее значение имеет продольная волна, а максимум диаграммы на- правлеппости имеется на гео.метрической оси преобразователя.

Для излучепия продольной и исхоляца.ей волн импульс электрического напряжения подают только на электрод одной из деполяризованных мластипок. При этом образуется неоднородпое электрическое поле, которое способствует возбуждению двух воли: продольной, излучаемой всей торцовой поверхностью, и поверхностной, излучаемой областью между торцовым электродом 11 и электродом деполяризованной пластинки, на

5

5

0

0

0

5

которую подан импульс электрического напряжения. Поверхностная волна, распространяясь к противоположной грани торцовой поверхности, возбуждает отходящую волну в среде, граничащей с торцовой поверхностью. Аналогичный волновой процесс имеет место при подаче импульсов электрического напряжения на любой другой электрод деполяризованных пластинок. Таким образом можно изменять направление излучения отходящих волн. В случае подачи электрических воз- буждаюпшх импульсов на электроды двух противоположных пластинок электрическое поле становится более равномерным, амплитуда отходящих волн уменьщается, а продольной волны увеличивается.

Таки.м образом, снабжение пьезоэлектрического преобразователя клиновидными деполяризованными пластинками, размещенными у основания пьезоэлемента, с нанесенными на внешние поверхности пластинок электрически изолированными электродами позволяет повысить надежность ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя за счет обеспечения постоянства его характеристик и расп ирить его функциональные возможности за счет излучения отходящих волн.

Формула изобретения

. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, содержащий пьезоэлемент в виде конуса с продольной поляризацией и электродом на торцовой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повыщения надежности преобразователя за счет обеспечения постоянства его характеристик, пьезоэлемент снабжен клиновидными пластинками из деполяризованной пьезокерамики с диэлектрической проницаемостью, большей диэлектрической проницаемости пьезокерамикн пьезоэлемента, и с нанесенными электродами и выполнен так, что его часть, прилегающая к торцовой поверхности, образует многогранную усеченную пирамиду, на каждой грани которой установлено по одной клиновидной пласти}1ке, а на их свободных поверхностях размещены электроды.

2. Преобразователь по п. 1, отлинаю- щийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности излучения отходящих волн торцовой поверхностью, электроды диэлектрических пластинок изолированы друг от друга.

;7

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для ультразвуковых исследований веществ, в медицинской диагностике, дефектоскопии. Цель изобретения - повышение надежности преобразователя за счет обеспечения постоянства его характеристик, а также расширение функциональных возможностей преобразователя за счет излучения отходящих волн. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь содержит пьезоэлс- мент в виде конуса с продольной поляризацией, часть которого у торцовой поверхности выполнена так, что образует многогранную усеченную пирамиду, клиновидные пластинки из деполяризованной пьезоке- рамики с диэлектрической проницаемостью большей, чем диэлектрическая проницаемость пьезоэлемента, размеш,енные по одной на каждой грани усеченной пирамиды, электроды, размещенные на свободных поверхностях клиновидных пластинок, торцовый электрод пьезоэлемента. Электроды клиновидных пластинок электрически изолированы один от другого, что обеспечивает излучение отходящих волн в различных направлениях при подаче импульса электрического напряжения на один из электродов и продольных волн при подаче электрического импульса на параллельно замкнутые электроды деполяризованных пластинок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. а с