Ультразвуковой преобразователь для измерения скорости крутильных волн Советский патент 1990 года по МПК G01H5/00 

Фиг.г

Иэобретение относится к области |иэмерительной техники и может быть ис- |пользовано для возбуждения и приема крутильных волн при измерении их ско- рости.

Целью изобретения является повыше - ние точности измерений скорости крутильных волн за счет возбуждения только их нулевой модьи

На фиг„1 изображен ультразвуковой преобразователь для измерения скорос- |ти крутильных волн, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Ультразвуковой преобразователь для измерения скорости крутильных волн содержит звукопровод 1, демпфер 2, пьезоэлементы 3, причем выступы 4 зву- копровода 1 размещены в пазах 5 демпфера 2 и между ними расположены пьезоэлементы 3. Торцовая поверхность 6 звукопровода 1 служит для контакта с исследуемым образцом. Диаметр цилиндрической части звукопровода 1 выбран

0 Kd 5,1,(1)

где К - волновое число возбуждаемых крутильных волн.

Ультразвуковой преобразователь для измерения скорости крутильных волн работает следующим образом.

При возбуждении пьезоэлементов 3 их продольные колебания вызывают вращение звукопровода 1 вдоль его оси,, что приводит к возбуждению в нем крутильных колебанийо При создании акус тического контакта между торцовой поверхностью 6 звукопровода 1 и исследуемым образцом в последнем возбуж- даются крутильные волны. Прошедшие через образец крутильные волны аналогичным образом принимаются приемным ультразвуковым преобразователем. Измерив время t распространения крутильных волн в образце и егЬ длину L, определяют скорость V крутильных волн по соотношению

L

t

(2)

Уравнение, описывающее распространение крутильных волн в цилиндре, имеет вид

х.10(х) 2-11(х),

(3)

5

5 0

25

30

35

40

45

где d; К волновое число г-й моды крутильных колебаний; 10(х) и 1л(х) - функции Бесселя первого рода нулевого и первого порядков соответственно, ,1,2,,„о Уравнение (3) имеет бесконечное множество корней х 5,136; Xj.8, 4l7 и т.д. При х : х 1 в цилиндре может существовать только нулевая мода колебаний, при х - нулевая и первая моды и т0Д.

Таким образом, условие (I), из которого выбирается диаметр эвукопрово- да, означает, что ультразвуковым пре-- образователем возбуждается только нулевая мода крутильных колебаний, что приводит к повышению точности измерений скорости крутильных волн

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь для измерения скорости крутильных волн, содержащий звукопровод, демпфер, соединенные с ними пьезопластины, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, демпфер выполнен в виде полого цилиндра с пазами на его торцовых поверхностях, звукопровод выполнен в виде цилиндра с выступами на торцах, размещенного в полости демпфера так, что выступы звукопровода расположены в пазах торцовых поверхностей демпфера, пьезоэлементы размещены попарно диаметрально противоположно между стенками выступов и пазов, а величина d диаметра звукопровода выбрана из условия

О Kd Ii, I ,

где К - волновое число возбуждаемых колебаний

Фиг.1

Изобретение относится к измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности измерений скорости крутильных волн за счет возбуждения только их нулевой моды. Продольные колебания пьезоэлементов 3 вызывают возбуждение крутильных колебаний звукопровода с той же частотой, поскольку пьезоэлементы 3 расположены между выступами 4 звукопровода и стенками пазов 5 демпфера. Выбор величины D диаметра звукопровода из условия 0*98KD*985,1, где K - волновое число возбуждаемых колебаний, позволяет возбуждать или принимать только нулевую моду крутильных колебаний. 2 ил.