Преобразователь для ультразвукового контроля Советский патент 1988 года по МПК G01N29/00 

§

СО

4

to

о

СП

Изобретение относится к неразрунлаю- ще.му контролю. Целью изобретения является упрощение конструкции. В процессе контроля ввод и нрием ультразвуковы.х волн преобразователем осуществляются через рабочую гювер.хцость 2 звукоцровода 1, выполненного в виде пластины с размерами, обеспечивающими возбуждение в ней одной из волн Лэмба. Пьезоэлемент 3, принимающий н излучающий ультразвуковые колебания, и поглотитель 4, предназначенный для предотвращения реверберации, размещены на противоположных концах звуко- провода 1, которые выполнены из огнуты- ми в сторону, противоположную рабочей поверхности 2 звукопровода, что позволяет осуществлять контроль высокотемпературных и (изкотемпературных жидкостей. 1 з.н. ф-лы, 2 ил.

Фи.1

Изобретение относится к области нераз- рушающего контроля и может быть использовано преимущественно для ультразвукового контроля параметров жидких сред в закрытых сосудах, например, для измерения плотности, уровня или расхода жидкости.

Цель изобретения - упрощение конструкции.

На фиг. 1 изображена схема преобразователей для ультразвукового контроля при измерении расхода жидкости в трубопроводе; на фиг. 2 - вариант преобразователя для ультразвукового контроля высокотемпературных или низкотемпературных жидкостей.

Преобразователь для ультразвукового контроля содержит звукопровод 1, выполненный в виде пластины с рабочей поверхностью 2, размещенные на противоположных концах пластины пьезоэлемент 3 и поглотитель 4, причем толщина /ij и длина /з звукопровода выбраны из соотнощений

1i,(l,,6)

n-hj,-Ci. Сп

/3 Щ ,

где /In -толщина пьезоэлемента;

п - целое число, , 2, 3...;

Ci - скорость поперечной волны в материале звукопроБода;

С,|-скорость ультразвуковой волны по толщине пьезоэлемента.

У преобразователя для ультразвукового контроля высокотемпературных и низкотемпературных жидкостей концы звукопровода 1, на которых размещены пьезоэлемент 3 и поглотитель 4, выполнены изогнутыми в сторону, противоположную рабочей поверхности 2 звукопровода 1.

На фиг. 1 и 2 показаны также трубопровод 5, контролируемая жидкость 6 и слой 7 контактного материала.

Преобразователь для ультразвукового контроля работает следующим образом.

Пьезоэлемент 3 под действием подаваемого на него электрического сигнала or дефектоскопа (не показан) совершает продольные колебания и возбуждает в звуко- проводе 1 одну из возможных дли пластины волну Лэ.мба. При распространении волны Лэмба в звукопроводе 1 ее энергия через слой 7 ко}ггактного материала передается в стенку трубопровода 5 и в ней также возбуждается одна из возможных воли Лэмба. Остаточная энергия волны Лэмба, не переп1едщая из звукопровода 1 в стенку трубопровода 5, поглощается поглотителем 4, что устраняет отражение сигнала обратно к ньезоэлементу и возникновение реверберационных помех. Движение волны Лэмба в стенке трубонрс i.a 5 приводит к излучению ультразвуковоп волны в контролируемую жидкость 6.

Прием ультразвуковой волны производится аналогичным преобразователем, размещенным на трубопроводе с противоположной стороны со смещением вдоль оси

трубопровода относительно первого преобразователя. Ультразвуковая волна после прохождения контролируемой жидкости 6 падает под углом на стенку трубопровода 5 и возбуждает в ней волну Лэмба, энергия которой через контактный слой 7 передается в звукопровод 1, в котором также возбуждается волна Лэмба. Последняя распространяется вдоль звукопровода 1 и на его конце трансформируется в продольные колебания, которые пьезоэлементом 3 преоб- разуются в электрический сигнал. По разности времен распространения сигнала от одного преобразователя к другому в прямом и обратном направлениях определяют расход протекающей по трубопроводу жидкости.

Выбор толщины и длины /3 звукопровода 1 в виде пластины из соотноще- ния (1) обеспечивает возбуждение в нем одной из возможных мод волн Лэмба (нормальной волны).

Выполнение концов звукопровода 1, на которых размещены пьезоэлемент 3 и поглотитель 4, изогнутыми в сторону, противоположную рабочей поверхности 2 звукопровода, предотвращает перегрев и переохлаждение пьезоэлемента и поглотителя при

контроле высокотемпературных и низкотем- Г1ературных жидкостей за счет увеличения расстояния между пьезоэлементом и поглотителем и контролируемой жидкостью. Таким образом, преобразователь для ультразвукового контроля обладает более простой конструкцией за счет выполнения звукопровода в виде пластины.

Формула изобретения

концах, а толщина /г, и длина /j звукопровода выбраны из соотнощений:

/1з (1,,6)

n-hn-C,.

.8/г,,

толщина пьезоэлемента; целое число, п 1,2,3...; скорость поперечной волны в материале звукопровода;

скорость ультразвуковой волны по толщине пьезоэлемента.

реобразователь по п. 1, отличаютем, что, с целью расщирения диарабочих температур, концы волновода, на которых размещены пьезоэлемент и поглотитель, выполнены изогнутыми в сторону, противоположную рабочей поверхности звукопровода.

Фиг. 2