Пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

со со

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле, в частности в медицинской диагности-

Кб.

Цель изобретения - повьппение чувствительности и упрощение конструкции преобразователя за счет увеличения протяженности фокольной зоны и использования несфокусированного пьеэоэлемента.

На чертеже изображен пьезоэлектрический преобразователь.

Преобразователь содержит несфоку- сированиый пьезоэлемент , например в виде диска, и установленный на его рабочей поверхности промежуточнь1й элемент 2 с расположенным на его противоположном торце сферическим выстзгпом 3, центр сферы которого лежит на акустической оси пьезо- элемеята 1.

Промежуточньп элемент 2 выполнен составным из части А в виде конуса установленной на рабочей поверхности пьезоэлементй J, и второй части 5 со сферическим выступом 3, сопряженной с первой частью 4 по поверхности конуса. .

Параметры материалов составных частей промежуточного элемента выбирают из соотношений

Ол с л $ j J - с J ,,2з;

(1) (2)

где Z , 2.,2з - удельные акустические импедансы первой и второй частей твердого элемента и контролируемой среды соответственно;

Cj - скорости распростра- нения продольных ультразвуковых колебаний в первой и второй частях твердого элемента и контролируе- мой среды соответственно .

Соотношения (1) и (2) получают из условия получения узкого слабо расходящегося пучка и согласования пьезоэлектрического преобразователя с контролируемой средой. .

Для обеспечения минимума потерь энергии на отражение при прохождении

5 0

5 0

5

0

5 п

5

ультразвуковых колебаний из первой во вторую чисть промежуточного элемента угол в раскрытия конуса выбирают иэ соотношения

( -1 в J80 - arctg (3)

: 1-(

которое получают геометрическим путем.

Контролируемой средой являются, например, мягкие ткани человеческого организма.

Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

. -.

С помощью пьезоэлемента 1 вводят параллельный пучок ультразвуковых колебаний в первую часть 3 в виде конуса промежуточного элемента 2, выполненную иэ материала, близкого по значениям плотности и скорости распространения Продольных ультразвуковых колебаний материалу пьезоэлемента I. На конусной поверхности раз- дела первой и второй частей 4 и 5 промежуточного элемента 2 пучок ульт-. развуковых колебаний преломляется в , сторогу акустической оси преобразователя .

При прохождении через выступ 3, представляющий собой акустическую линзу большого радиуса, сходящийся ; пучок ультразвуковых колебаний дефо- куснруется. При этом происходит форч мирование узкого слабо расходящегося пучка за счет суммирования ультразвуковых , луч ей, посылаемых раэлич- ными частями рабочей поверхности пьеэоэлемента 7 под раэличными углами. В тех эонах контролируемой среды, где ультразвуковые лучи пересекаются, образуется узкая область повышенного акустического давления, которая соответствует формируемому пучку ультразвуковых колебаний.

Вследствие выбора материалов частей 4 и 5 (например, часть 4 - хсплав Вуда, часть 5 - магний или алюминий) промежуточного элемента 2 из условия (1) обеспечиваются сужение пучка ультразвуковых колебаний и концентрация энергии в нем, а выбор угла раскрытия конуса согласно соотношению (3) позволяет уменьшить потери энергии на отражение при прохождении колебаний через конус3140991

ную поверхность раздела, в реэульта-.- те чего основная часть энергии поступает в контролируемую среду.

Благодаря выбору материалов промежуточного гэлемента 2 согласно условию 2 ) обеспечиваются согласование акустических импедансов контролируемой среды 6 и пьезоэлемента I и увеличение протяженности фокальной зоны. В результате повышается чувствительность преобразователя в режимах излучения и приема, а также иск-г лючается необходимость использования сфокусированного пьезоэлемента Сна- пример в виде части сферы), что упрощает конструкцию преобразователя по сравнению с прототкпом.

5

3

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий пьезоэлемент и установленный на его рабочей поверхности промежуточный элемент с расположенным на свободном торце сферическим выступом, центр сферы которого лежит на акустической оси пьезоэлемента, отличающийся тем, что, с целью повьппения чувствительности и упрощения конструкции преобразователя, промежуточный элемент вьтолнен составным из первой части в виде конуса, установленного на рабочей поверхности пьезоэлемента основанием, и второй части со сферическим выступом, сопряжеиной с первой по поверхности конуса.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле в медицинской диагностике. Целью изобретения является повьппение чувствительности и упрощение конструкции преобразователя за счет увеличения протяженности фокальной зоны и использования несфокусированного пьезоэле- мента. Пьезоэлементом 1 и соединен-j ным с ним промежуточным элементом 2, состоящим из первой части 4 в виде конуса и второй части 5 с выступом 3, формируют узкий слаборасходящийся пучок ультразвуковых колебаний благодаря суперпозиции кобеаний, излученных различными участками пьезозлемен- та 1 . 1 ил. с о ел