Устройство аттестации ультразвуковых преобразователей Советский патент 1988 года по МПК G01N29/00 

Д: )

01

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения нараметров акустических колебаний.

Цель изобретения - повышение точности аттестации путем обеспечения взаимодействия лазерного луча с акустическим полем на новерхности нагруженных ультразвуковых преобразователей.

На фиг. 1 приведена блок-схема устройства аттестации ультразвуковых преобразователей в режиме излучения; на фиг. 2 - то же, в режиме приема; на фиг. 3 - блок- схема устройства аттестации с учетом фотоупругих свойств материала акустической нагрузки.

Устройство содержит акустическую нагрузку, выполненную в виде оптически прозрачной прямоугольной трехгранной призмы 1, диагональная поверхность которой через оптически отражаюш,ий слой 2 акустически связана с торцом звуковода 3, выполненного в виде стержня, армированного звукопоглощающим материалом 4. Первая поверхность призмы 1, образующая пря.мой угол, через аналогичный оптически отражающий слой 5 акустически связана с аттестуемым ультразвуковым преобразователем 6, подключенным к генератору 7. Первая поверхность призмы 1 через диагональную поверхность и вторую поверхность, образующую прямой угол, оптически связана с лазерным интерферометром 8, который через блок 9 сканирования оптически связан с лазером 10. Интерферометр 8, блок 9 и лазер 10 образуют измерительное лазерное устройство 11.

Устройство для аттестации ультразвуковых преобразователей в режиме приема (фиг. 2) содержит акустическую нагрузку в виде оптически прозрачной прямоугольной призмы 1, диагональная поверхность которой через тонкий оптически отражающий слой 2 (сравниваемый с длиной световой волны) .акустически связана с поверхностью сечения многогранника 12, служащего звуководом, на любой из граней которого (например на грани 13) установлен с возможностью перемещения по граням ультразвуковой излучатель 14, подключенный к генератору 15. Одна из поверхностей призмы 1, образующая прямой угол, через аналогичный оптически отражающий слой 5 акустически связана с аттестуемым ультразвуковым преобразователем 6, подключенным к измерителю 16 параметров электрических сигналов, и через диагонэль- ную поверхность и вторую поверхность призмы 1, образующую прямой угол, оптически связана с лазерным интерферометром 8, который через блок 9 сканирования оптически связан с лазером 10.

Устройство с учетом фотоупругих свойств материала акустической нагрузки (фиг. 3) содержит акустическую нагрузку, выполнен5

5

ную в виде оптически прозрачной прямоугольной призмы 1, диагональная поверхность которой через тонкий оптически отражающий слой 2 (сравнимый с длиной световой волны) акустически связана с торцом звуковода 3 в виде стержня, армированного звукопоглощающим материалом 4. Первая поверхность призмы 1, образующая прямой угол, через аналогичный оптически отражающий слой 5 и экран акустическо0 го поля акустически связана с аттестуемым ультразвуковым преобразователем 6, подключенным к генератору 7, и через диагональную поверхность и вторую поверхность, образующую прямой угол, оптически связана с лазерным интерферометром 8, который через блок 9 сканирования оптически связан с лазером 10.

Наиболее важным во всех устройствах является материал акустической нагрузки, выполненный в виде оптически прозрачной

0 прямоугольной призмы. Диапазон акустических сопротивлений материалов этой призмы должен перекрывать диапазон акустических сопротивлений материалов изделий, контролируемых с помощью аттестуемых ультразвуковых преобразователей. Кроме того, следует обращать внимание на фотоупругие свойства оптически прозрачных изотропных сред и кристаллов, из которых изготавливается призма 1.

Существует достаточное количество проз рачных материалов для изготовления призмы I с тем, чтобы перекрыть диапазон акустических сопротивлений контролируемых материалов, но надо выбирать их с достаточно малыми фотоупругими постоянными (в частности выбирать подходящие срезы

, кристаллов) или учитывать вклад фотоупругости в измерениях. Путем подбора компонентов можно получить оптически прозрачный сплав с необходимым акустическим сопротивлением и пренебрежимо малыми фотоупругими постоянными.

0 Устройство в режиме излучения работает следующим образом.

Генератор 7 возбуждает аттестуемый ульт развуковой преобразователь 6, акустически нагруженный на призму 1 через тонкий (0,5-2 мкм) оптически отражающий слой 5 алюминиевого покрытия. Акустическая волна проходит в звуковод 3 и затухает в нем. Одновременно с возбуждением производится сканирование в двух взаимно перпендикулярных плоскостях измерительного лазерноQ го луча по поверхности слоя 5, имеющей акустический контакт с рабочей поверхностью преобразователя 6, и лазерным интерферометром 8 измеряют параметры акустического поля на рабочей поверхности преобразователя 6. Затем измеренные

5 параметры акустического поля сопоставляют с параметрами возбуждающих электрических сигналов генератора 7. Эти операции, производят при различных частотах и

5

уроввях возбуждения. Устройством достигается аттестация преобразователя 6 на различных типах волн, которые он может излучать.

Устройство в режиме приема работает следующим образом.

Генератор 15 возбуждает ультразвуковой излучатель 14, который излучает акустические волны в направлении аттестуемого ультразвукового преобразователя 6 под некоторым углом к его рабочей поверхности. Ю Под действием акустических волн ультразвуковой преобразователь 6 вырабатывает электрические сигналы, параметры которых измеряются измерителем 16, например осцилкоторые излучает ультразвуковой излучатель 14.

Преимуществом предлагаемого устройства является то, что одновременно измеряют параметры электрических сигналов на выходе нагруженного на заданную акустическую нагрузку аттестуемого преобразователя 6 и истинные параметры акустического поля на его поверхности.

Формула изобретения

1. Устройство аттестации ультразвуковых преобразователей, содержащее лазер , опти-,г1-чески связанный с ним интерферометр, звулографом CKI-III. Одновременно произво- 5 «овод, генератор, связанный с ультраз вуко- дится сканирование в двух взаимно перпен-вым преобразователем, отличающееся тем, дикулярных плоскостях измерительного ла-что, с целью повышения точности аттес- зерного луча по поверхности слоя 5, имею-тации, оно снабжено блоком сканирования, щей акустический контакт с рабочей поверх-оптически связанным с выходом лазера ностью преобразователя 6, и лазерным ин-акустической нагрузкой, выполненной в виде терферометром 8 измеряют параметры акус-20 оптически прозрачной трехгранной прямо- тического поля на рабочей поверхности пре-угольной призмы, на гипотенузную грань образователя 6. Затем измеренные пара-и на первую катетную грань призмы, пред- метры акустического поля сопоставляют с из-назначенную для связи с преобразовате- меренными параметрами электрических сиг-лем, нанесен отражающий слой, вторая ее налов на выходе преобразователя 6. Эти one-25 катетная грань оптически связана с интеррации производят при различных уров-ферометром, гипотенузная грань соединена нях и частотах возбуждения излучателя 14.со звуководом, а звуковод выполнен из зву- Перестановкой. излучателя 14 по граням по-копоглощающего материала, луцилиндрического многогранника 12 изме-2. Устройство по п. , отличающееся T:Q, няют направление акустической волны почто, с целью расширения функциональны.х отношению к рабочей поверхности аттестуе-ЗО возможностей путем обеспечения аттестации мого преобразователя 6 и все перечислен-ультразвукового преобразователя в режиме

ные операции повторяют. Этим- достигается аттестация преобразователя 6 по отношению к вектору К акустической волны. Устройством достигается аттестация преобразователя 6 на различные типы волн.

приема, звуковод выполнен в виде многогранной призмы, одна из боковых граней которой связана с акустической нагрузкой, а остальные предназначены для связи с ультразвуковым излучателем.

которые излучает ультразвуковой излучатель 14.

Преимуществом предлагаемого устройства является то, что одновременно измеряют параметры электрических сигналов на выходе нагруженного на заданную акустическую нагрузку аттестуемого преобразователя 6 и истинные параметры акустического поля на его поверхности.

Формула изобретения

приема, звуковод выполнен в виде многогранной призмы, одна из боковых граней которой связана с акустической нагрузкой, а остальные предназначены для связи с ультразвуковым излучателем.

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности аттестации ультразвуковых преобразователей путем обеспечения взаимодействия лазерного луча с акустическим полем на поверхности преобразователя. Осуществляя сканирование зондирующего лазерного луча по поверхности преобразователя, нагруженного на оптически прозрачную нагрузку, измеряют параметры акустических колебаний в каждой точке поверхности преобразователя и сравнивают их с параметрами электрического сигнала возбуждающего колебания. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2