Ультразвуковой пьезопреобразователь Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к нера-.iry- шающему контролю и может быть исп(1ль- зовано для измерения скорости и аату- хания ультразвука, ультразвуковой спектроскопии и дефектоскопии.

Целью изобретения является расиш- рение функциональных возможносте : пьезопреобразователя за счет однсвременного преобразования продольных: и поперечных волн.

На фиг. 1 изображен ультразвуковой пьезопреобразователь; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Ультразвуковой пьезопреобразова- тель содержит пьезоэлемент I в виде продольно поляризованного стержня;, два закороченных электрода 2 и 3, нанесенные на противоположные бов:о- вые стороны, и один электрод 4 нг торцовой поверхности. Дополнительно установлены электроды 5 и 6 для преобразования поперечных колебаний. Активной поверхностью, излучающей и принимающей продольные и поперечные колебания, является поверхность, расположенная на плоскости и частично покрытая электродом 4.

Ультразвуковой пьезопреобразона- тель работает следующим образом.

Для излучения продольных волн между параллельно соединенными электродами 2, 3 и электродом 4 подается электрическое напряжение, возбуждающее неоднородное электрическое поле в пьезоэлементе. На торцовой поверхности, покрытой электродом 4, напряженность электрического поля составляется в основном компонентом Е, Следовательно, ввиду пьезоэффекта для пьезоматериалоз с гексагональной симметрией класса C,j,V (в частнос и, для пьезокерамики ЦТС-19) эта поверхность будет излучать продольные колебания (за счет действия пьезоэлектри-

ческой постоянной е,,). На торцовой

tI

поверхности, покрытой электродом об.ласти между электродом 4 и электродами 2 и 3)у напряженность электрического поля в основном составляется компонентом Ej. Однако направление электрического поля в области между электродами 2 и 4 имеет знак, проти- воположньш электрическому полю в области между электродами 3 и 4. Поэтому за счет действия пьезоэлектрической постоянной &2ц 60- данные поверхности будут излучать сдвиговые волны противоположной полярности и их сум

0 5

0

5

ма в окружающей среде на оси, перпендикулярной торцовой поверхности пье- зоэлемента, будет равна нулю.

Для излучения сдвиговых волн между электродами 5, 4 и 6, 4 подаются электрические напряжения противоположной полярности, причем торцовый электрод 4 заземлен. В данном случае электрическая напряженность на торцовой поверхности, покрытой электродом, тоже будет в основном составляться компонентом Е. Однако в данном случае направление электрического поля в половине этой поверхности (в сторону электрода 5) будет противоположно направлению электрического поля в другой половине. Поэтому отдельные половины торцовой поверхности, покрытой электродом, будут излучать продольные волны противоположного знака (или фазы), а их сумма в окружающей среде на оси преобразователя будет равна нулю. Напряженность электричес- кбго поля в зонах, не покрытых электродом (у торцовой поверхности), будет сос тавляться в основном компонентом Е, имеющим одинаковый знак во всей области. Следовательно, данная поверхность будет излучать сдвиговые колебания, поляризованные по оси Х . В режиме приема прохождение продольной волны через преобразователь будет вызывать механическое напряжение с компонентой Т, которая ввиду пьезоэф- фекта (за счет действия пьезоэлектрической компонентой е ) будет возбуждать компоненту напряженности электрического поля Е и, следовательно, электрическое напряжение между параллельно соедине1шыми электродами 2 и 3 и заземленным электродом 4. Однако напряжение между электродами 5, 6 будет равно нулю из-за отсутствия компоненты напряженности электрического поля Е,( . В. случае приема поперечной волны, поляризованной по направлению оси X,, будет возбуждаться компонента напряженности электрического поля Е (за счет действия пьезоэлектрической постоянной e,j- ) .и, следовательно, будет возбуждаться электрическое напряжение между электродами 5 и 6, а напряжение между электродами 2, 3 и 4 будет равно нулю.

формула изобретения

Ультразвуковой пьезопреобразователь, содержащий пьезоэлемент в виде

продольно поляризованного стержня с . прямоугольным сечением, два закороченных электрода, нанесенных на противоположные боковые стороны стержня, и один электрод, нанесенный на торцовую поверхность, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей пье- зопреобразователя за счет одновременного преобразования продольных и поперечных волн, он снабжен двумя дополнительными электродами, нанесенными на две другие противоположные боковые стороны стержня.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для измерения скорости и затухания ультразвука, ультразвуковой спектроскопии и дефектоскопии. Целью изобретения является распшренив функциональных возможностей пьезопре- образователя за счет одновременного преобразования продольных и поперечных волн. Ультразвуковой пьезопреоб- разователь содержит пьезоэлемент в виде продольно поляризованного с терж- ня с прямоугольным сечением, пять пьезоэлементов, один из которых нанесен на торцовую поверхность, а четыре других - на боковые поверхности. При этом два электрода, расположенные на двух противоположных боковых поверхностях, закорочены, а на два других подается напряжение противоположной полярности. Для излучения продоль- Hbfx волн подается эмпирическое напря- о жение между двумя закороченными электродами и электродом, установленным на торцовой поверхности. Дпя излучения сдвиговых волн между электродом, расположенным на торцовой поверхности, и незакороченными электродами на боковых поверхностях подаются электрические напряжения противоположной полярности, при этом торцовый электрод заземлен. 2 ил.. (Л со г О)

Р«г.2

Составитель Г.Федоров Редактор М. Бандура Техред М.Дидык

/

Хг

Корректор Г, Решетник