Способ согласования акустического преобразователя с воздушной средой Советский патент 1989 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к неразрушающим акустическим методам контроля и может быть использовано в машино- . строении для бесконтактного определения качества композиционных и многослойных материалов.

Цель изобретения - повьшение эффективности согласования акустического преобразователя.

На фиг.1 приведена блок-схема настройки преобразователя; на фиг,2 - экспериментальные амплитудно-частотные характеристики ряда преобразователей.

.Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно снимают амплитудно- частотную характеристику преобразователя 1 без согласующего слоя и изме ряют амплитуду колебаний преобразователя на резонансной частоте. Затем к преобразователю 1 прикрепляют согСО

ласующ1 й слой 2 из материала с малым волновым сопротивлением, который выбирают из условия

, w,

где W - удельный акустический импеданс преобразователя; W, - удельный акустический импеданс материала согласующего слоя;

Wg - Волновое сопротивление воздуха ; , R.-1 - сопротивление потерь преоб- разователя, ,

|5 20 Q добротность

преобразователя.

Преобразователь подключают к выходу характериографа 3, вход которого связан с широкополосным микрофоном 4. Настраиваемый преобразователь 1 и микрофон 4 размещают соосно на расстоянии, исключающем образование

сх

-si

NU

со

а:

стоячей волны. В преобразователе 1 возбуждают акустические колебания в рабочем диапазоне частотной характеристики преобразователя 1, на экране характериографа 3 получают кривую максимумами амплитуд вблизи резонансной частоты преобразователя 1t ПодГ резая свободный торец согласующего слоя 2, толщина которого несколько больше четверти длины .у акустической волны, добиваются максимально возможной амплитуды одного из максимумов, определяемой по показаниям характер : ;риографа 3 с учётом измеренного зна-

чения амплитуды колебаний преобразователя 1 на резонансной частоте без согласующего слоя.

Максимальный вьтгрьш ,от введения согласующего слоя равен частному от деления коэффициента передачи преобразователя с согласующим слоем на коэффициент передачи преобразователя без согласующего cлdя на резонансной частоте. Коэффициент передачи преобразователя с согласующим слоем с учетом диссипативных потерь определяется выражением

Изобретение относится к неразрушающим акустическим методам контроля и. может быть использовано в машиностроении для бесконтактного определения качества композиционных и многослойных материалов. Цель изобретения - повышение эффективности согласования акустического преобразователя с воздушной средой. Способ согласования заключается в том, что прикрепляют к преобразователю согласующий слой из материала, который выбирают из условия VR,We W;, Wo, где Wo и W, - удельные акустические импед ансы, соответственно преобразователя и согласующего слоя Wg- волновое сопротивление воздуха; R - сопротивление потерь преобразователя. 2 ил,

WoCchXo-D+We- Shx,

W TWgchx +W Shx)(Cosx7+wi7w7sInx7)+() (Wg Cosx, +У, sinx.,)

7П

где n - коэффициент электромёхани- ческой связи преобразовате-.т ля 1;

Z - емкостное сопротивление пье- зопластины преобразователя 1;

o,W,

и Wg - акустические сопротивления

материала пьезопластины, материала согласующего слоя и воздуха соответственно,

X-Ко1(5 , Ко

X КДо ,

KQ - волновое число;

1о - толщина пьезопластины.

Зависимость амплитуды колебаний преобразователя 1 от толщины согла- 35 сующего слоя 2 имеет вид функции с одним, э кстремумом при акустическом сопротивлении материала согласующего слоя W, T/WoWethfl, с двумя эксрему- мами при W 7 fWoWethp .40

На фиг.2 приведены кривые, характеризующие результаты согласования акустического пьезопреобразователя с добротностью 120 с воздушной средой. Кривые на фиг,2а соответствуют тол- 45 щине согласующего слоя 7, 6 мм .при его волновом сопротивлении 1МО

И толщине согласующего слоя 8,А5 мм при волновом сопротивлении 5-10 кг/м кривые на фиг.26, соответственно, толщинам 6,55 и 7,4 мм при волновых ропротивлениях .1 10 и 5 1Cf ::кг/м с.

Формула изобретен и..я

Способ согласования акустического преобразователя с воздушной средой, заключающийся в том, что к рабочей поверхности преобразователя прикрепляют согласующий слой из материала с малым волновым сопротивлением, .отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности согласования, материал согласующего слоя выбирают .из условия

, , где Wg - удельный акустический им-педанс преобразователя; W, --удельный акустический импеданс материала согласующего слоя;

We - волновое сопротивление воздуха;

R, - сопротивление потерь преобразователя.

НТОФиг. 1

Фил.1

Jpei