Поверхностно возбуждаемый пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G01N29/24 

Фиг.1

Изобретение относится к нерэзрушаю- щему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности и уменьшение мертвой зоны за счет концентрации поверхностных ультразвуковых волн.

Наг фиг. 1 изображен поверхностно воз- р(у(гдаемый пьезоэлектрический преобразователь, виды сбоку и сверху, на фиг.2 - развертка боковой поверхности поверхностно возбуждаемого пьезоэлектрического преобразователя.

Поверхностно возбуждаемый пьезоэлектрический преобразователь содержит звукопровод 1 в виде конуса в пьезоэлектрической боковой поверхностью, размещенный на его поверхности кольцевой электрод в виде встречно-штыревого двухполюсника с двумя гребенками 2 и 3 штырей, соединенными с контактными шинами 4 и 5. Конус эвукопровода может быть усечен плоскостью, образующей его меньшее основание 6. Звукопровод может быть выполнен из пьезоэлектрического материала с пьезоэлектрическим покрытием 7 его боко- зои поверхности.

Поверхностно возбуждаемый пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом

При подаче напряжения на контактные шины 4 и 5 кольцевого электрода на частоте акустического синхронизма последним воз- бужцаются поверхностные ультразвуковые волны, которые распространяются по боковой поверхности зпукопровода 1 в направлении вершины конуса или его меньшего основания 6 По мере распространения поверхностные ультразвуковые волны кок центрируются таким образом, что максимальная концентрация достигается нз расстоянии от кольцевого электрода, равном радиусу развертки этого электрода и его фокусному расстоянию. Поскольку скорость поверхностных ультразвуковых волн существенно меньше скосести объемных волн, возрастает задержка сигнала, чем достигается уменьшение мерт вой зоны преобразователя Достигая меньшего основания о конуса линии задержки, поверхностнее ультразвуковые волны пс- рехо,, - з исследуемый объект (нч показан), преобразуясь на границе раздела в поперечны ультразвуковые колебания. Благодаря концентрации поверхнегтчы/ ультразвуковых колеблний на окружности меньшого основания конуса чмуопровод формируется узкий слабсрасходящийсч аксиально-симметричный у тьтразьуксосг: пу

чок при большой эффективности рабочей площади преобразователя, чем достигается повышение его разрешающей способности при ультразвуковом контроле.

Для получения равномерного по ампли

туде и давлению фронта излучаемой в контролируемый объект волны, чтобы исключить излучение с боковой поверхности эвукопровода ультразвуковых колебаний ее необходимо экранировать от контролируемого объекта В противоположном случае когда требуется диаграмма направленности в виде расходящегося ультразвукового пучка, экранировка не нужна, а звукопровод выполняется в виде неусрченного конуса При этом излучающей поверхностью пся боковая поверхность эвуюпровода, причем излучение возникает, когда излучающая поверхность звуопровода помещена в иммерсионную жидкость контактирующую с исследуемым объектом

Звукопровод может быть выполнен из непьезоэлектрического материала и, в частности, полым с пьезоэлектрическим покрытием его боковой поверхности например, напылением пленки окиси цинка или ненесением слоя из гибкого пьезоэлектрика.

За счет изменения радиуса кривизны кольцевого электрода, места сечения конуса звукопровода, определяющего радиус меньшего основания, числа штырей двухполюсника достигается изменение ширины излучаемого акустического пучка, время задержки сигнала и ширина полосы рабочих

частот, что позволяет управлять эксплуатационными характеристиками преобразователя

Кроме того, использование кольцевого электрода в виде встречно-штыревого двухполюсника позволяет значительно повысить рабочие частоты преобразователя до значений порядка 1 ГГц при высокой воспроизводимости его характеристик от образца к образцу.

Формула изобретения

Поверхностно возбуждаемый пьезоэлектрический преобразователь, содержа

щии звукопровод в виде конуса с пьезоэлектрической Си ковой поверхностью, размещенный на н-.и кольцевой электрод, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности и

уменьшения мертвой зоны за счет концентрации поверхностных ультразвуковых волн, кольцевой электрод выполнен в виде встречно-штыревого двухполюсника о шгырями концентри еской формы, ось которых совпадает с осью звукопровода. а максимальная длина образующей конуса, ограниченная его вершиной и кольцевым электродом, выбрана равной радиусу кривизны последнего.

Изобретение относится к неразрушающему контролю. Целью изобретения является повышение разрешающей способности и уменьшение мертвой зоны за счет концентрации поверхностных ультразвуковых волн. Кольцевой электрод, выполненный в виде встречно-и тыревого двухполюснк ч с кон тактными шинами 4 и 5. возбуждает на боковой поверхности звукопровода 1 ультразвуковые поверхностные волны, которые концентрируются по мере их распространения к меньшему основанию 6 конуса звукопровода, размещенного на расслоя нии от кольцевого электрода, равном радиусу кривизны последне: . При контакт меньшего основания преобразователя с контролируемым объектом в нем возбуждается узкий слабо расходящийся пучок ультразвуковых колебаний, задержанный относительно входного сигнала, за счет чего повышается разрешающая способность и уменьшается мертвая зона преобразователя. 2 ил. ё Оч СП 00 о VI о

Фиг. 2.