Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1991 года по МПК G01N29/24 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовановультразвуковойдефектоскопии.

Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности изменения угла ввода ультразвуковых колебаний.

На фиг. 1 показан фронтальный вид в разрезе ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя; на фиг. 2 - фронтальный вид в разрезе устройства для ультразвукового контроля, содержащего ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь; на фиг. 3 - фрагмент матрицы пьезоэлементов ультразвукового пьезоэ- пектрического преобразователя.

Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь содержит волновод 1 из акустически прозрачного материала, одна

поверхность которого выполнена с выступами в виде одинаковых пирамид 2 с параллельными одноименными гранями 3-6 и углом 90° между противолежащими гранями 3 и 4, 5 и 6, пьезоэлементы 7, размещенные на гранях пирамид и образующие матрицу, изолирующие акустические экраны 8 и демпфер 9, а пьезоэлементы, разме- щенные на одноименных гранях: соединены электрически параллельно в группы.

Устройство для ультразвукового контроля (см. фиг. 2) дополнительно содержит корпус 10 из акустически прозрачного материала с цилиндрическим каналом, в котором размещен ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, и механизм 11 поворота преобразователя, выполненный в виде червячной пары.

НШ&

ю

Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

Преобразователь устанавливают на поверхность контролируемого изделия, подключают к входу дефектоскопа (на фиг. 1 изделие и дефектоскоп не показаны) все пьезоэлементы 7, которые, пройдя волновод 1, формируют в изделии пучок ультразвуковых колебаний с большим углом раскрытия диаграммы направленности, что обусловлено различной ориентацией пьезо- элементов и интерференцией ультразвуковых волн, излученных отдельными пьезоэлементами. Перемещают преобразователь по поверхности изделия, осуществляют поиск дефектов. В случае приема преобразователем сигнала от дефекта поочередно подключают в дефектоскопу электрически параллельно соединенные группы пьезоэлементов 7. Обнаружив в одной из групп пьезоэлементов дефект, по углу наклона и расположению пьезоэлементов данной группы уточняют местоположение дефекта и определяют другие его параметры.

При использовании ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя в устройстве для ультразвукового контроля (см. фиг. 2) его выполняют в виде поворотной вставки.

В процессе работы устройства изменяют с помощью механизма 11 поворота наклон матрицы пьезоэлементов к рабочей поверхности корпуса 10 и соответственно к поверхности контролируемого изделия 12 и в каждом положении матрицы осуществляют поиск дефектов в сответствии с приведенной последовательностью операций.

Выбор величины углов между противолежащими гранями пирамид, равной 90°, позволяет уменьшить влияние каждой группы пьезоэлементов на соседние. При углах меньших 90° колебания, излучаемые одними пьезоэлементами, будут дополнительна возбуждать противолежащие пьезоэлементы, что приведет к снижению результирующей мощности излучаемых колебаний.

При углах больших 90° будет происходить увеличение ближней зоны преобразователя, так как интерференция ультразвуковых колебаний, излучаемых разными пьезоэлементами, будет происходить на большем расстоянии от преобразователя,

Углы наклона противолежащих граней пирамид к их основаниям могут быть выбраны как разными (см. фиг. 1), так и одинаковыми (см. фиг, 2), что позволяет обнаруживать дефекты различной конфигурации и ориентации.

Использование изолирующих акустических экранов предотвращает передачу радиальных колебаний каждого пьезоэле- мента на соединение.

Таким образом, использование ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя позволяет путем изменения угла ввода обнаруживать дефекты различной ориентации и конфигурации и повысить,

кроме того, производительность контроля, что обеспечивает расширение области применения.

Формула изобретения

Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, содержащий волновод и размещенную на одной из его поверхностей матрицу изолированных пьезоэлементов, отличающийся тем, что, с целью

расширения области применения за счет обеспечения возможности изменения угла ввода ультразвуковых колебаний, поверхность волновода, предназначенная для установки пьезоэлементов. выполнена с

выступами в виде одинаковых пирамид с параллельными одноименными гранями и углом 90 между противолежащими гранями, пьезоэлементы размещены на гранях пирамид, а пьезоэлементы, размещенные

на одноименных параллельных гранях, соединены электрически параллельно в группы.

Ч

3 9

7 2 8

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения возможности изменения угла ввода ультразвуковых колебаний. В процессе работы преобразователя, содержащего волновод, одна из поверхностей которого выполнена с выступами в виде одинаковых пирамид с параллельными одноименными гранями и углом 90° между противолежащими гранями, и изолированные пьезоэлементы, размещенные на гранях пирамид, к дефектоскопу подключают поочередно одну из групп пьезоэлементов, размещенных на одноименных параллельных гранях и соединенных электрически параллельно, при этом каждая группа пьезоэпементов обеспечивает отличный от других угол ввода ультразвуковых колебаний.3 ил.

V/ /////////// //////////}/////////////,

12432

Фиг. 2

Фиг 1

3

У Л /

I

8 9

Фигз