АКУСТИЧЕСКИЙ БЛОК С ПЕРЕМЕННЫМ УГЛОМ ВВОДА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ Советский патент 1994 года по МПК G01N29/24 

Описание патента на изобретение SU1730918A1

Изобретение относится к неразрушающему контролю, а именно к конструкции пьезоэлектрических преобразователей с переменным углом ввода ультразвуковых колебаний в изделие как с плоской, так и с криволинейной поверхностью.

Известен акустический блок, содержащий корпус, призму, установленную с возможностью вращения относительно центральной оси корпуса и имеющую грани, обеспечивающие изменения угла наклона по периметру, пьезоэлемент с электродами, жестко связанный с призмой.

Известен акустический блок с переменным углом ввода ультразвуковых колебаний, содержащий корпус, выполненный в виде тела вращения и установленный с возможностью вращения относительно центральной оси, жестко закрепленные в нем пьезоэлектрические элементы, один из которых является датчиком положения, и переходную втулку связи с механизмом вращения и перемещения акустического блока.

Однако данное устройство не позволяет точно и достоверно контролировать криволинейные поверхности изделий.

Цель изобретения - повышение качества и достоверности контроля.

Это достигается тем, что в акустическом блоке с переменным углом ввода ультразвуковых колебаний, содержащем корпус, выполненный в виде тела вращения и установленный с возможностью вращения относительно центральной оси, жестко закрепленные в нем рабочие пьезоэлементы, датчик положения и переходную втулку связи с механизмом вращения и перемещения акустического блока, корпус акустического блока выполнен в виде сектора тела вращения с центральным углом не более 180о и вогнутой сферической поверхностью, выполненной в корпусе со стороны, противоположной втулке связи с механизмом вращения и перемещения акустического блока, рабочие пьезоэлементы размещены равномерно на двух окружностях разного диаметра так, что их акустические оси пересекаются в одной точке, количество n пьезоэлементов удовлетворяет условию
n ≥ где Ст - скорость распространения поперечной волны в материале контролируемого изделия;
Се - скорость распространения продольной волны в материале контролируемого изделия;
r - радиус пьезоэлемента;
f - резонансная частота ультразвуковых колебаний пьезоэлемента, а радиус сферической поверхности удовлетворяет условию
Rсф, Сп - скорость распространения продольной волны в контактной жидкости.

Кроме того, предлагаемый блок снабжен двумя дополнительными датчиками положения акустического блока, ось основного датчика положения совпадает с осью вращения акустического блока, оси двух дополнительных датчиков параллельны оси вращения акустического блока, а расстояние между плоскостями, проходящими через ось вращения и через центры дополнительных датчиков, в два раза меньше, чем расстояние между центрами этих датчиков.

На фиг. 1 показан акустический блок, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, вид снизу.

Акустический блок состоит из корпуса 1, установленного с возможностью вращения относительно центральной оси и содержащего жестко закрепленные в нем пьезоэлементы 2-9, переходную втулку 10 связи с механизмом 11 вращения и перемещения акустического блока. Корпус акустического блока выполнен в виде сектора тела вращения, центры пьезоэлементов 2-9 расположены на сферической поверхности, минимальный радиус которой выбирается из соотношения:
Rсф.

Акустические оси пьезоэлектрических элементов 2-9 пересекаются в одной точке, а углы βi между этими осями и осью вращения выбираются в диапазоне arcsin ≥ β > arcsin ; а количество n рабочих пьезоэлементов удовлетворяет условию:
n ≥ .

Акустический блок снабжен тремя датчиками 12-14 положения, акустическая ось основного датчика 12 из них совпадает с осью вращения акустического блока и расположена в плоскости, совпадающей с радиальной плоскостью контролируемого изделия 15, а акустические оси двух других датчиков 13, 14 расположены в плоскости, параллельной ей, причем расстояние L между плоскостями, проходящими через ось вращения и через центры двух пьезоэлементов, в два раза меньше, что расстояние 2L между центрами этих пьезоэлементов.

Акустический блок работает следующим образом.

Акустический блок подключают к дефектоскопу (на чертеже не показан) и механизмом 11 вращения и перемещения акустического блока подводит его к поверхности контролируемого изделия 15 до тех пор, пока точка пересечения акустических осей пьезоэлектрических элементов 2-9 не окажется на поверхности контролируемого изделия 15. Это определяется по показаниям основного датчика 12 положения, ось которого совпадает с осью вращения акустического блока.

Акустический блок поворачивают на 90о, сохраняя расстояние от двух дополнительных датчиков 13, 14 положения акустического блока, расположенных в плоскости, параллельной радиальной плоскости контролируемого изделия 15 неизменным, т. е. показания дополнительных датчиков положения 13, 14 акустического блока должны быть одинаковыми при повороте на 90о. Эти точки являются точками корректировки положения акустического блока относительно поверхности контролируемого изделия 15. При данных условиях плоскости, в которых находятся траектории перемещения точек акустического блока, при его повороте будут параллельны плоскости контролируемого изделия, если она представляет собой плоскую поверхность, или параллельны касательной, проведенной в точке, находящейся на поверхности контролируемого изделия, и являющейся точкой, в которой пересекаются акустические оси пьезоэлементов 2-9 при криволинейной поверхности контролируемого изделия 15. При выполнении данных условий углы βi ввода ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие будут неизменными (постоянными) при повороте акустического блока.

При контроле изделия в определенном направлении под определенным углом ввода ультразвуковых колебаний акустический блок разворачивают таким образом, чтобы плоскость, проходящая через ось вращения акустического блока и центра пьезоэлемента с заданным углом ввода ультразвуковых колебаний, совпала с направлением контроля. Перемещая акустический блок вдоль контролируемого изделия, проводят контроль в заданном направлении с заданным углом ввода ультразвуковых колебаний в контролируемое изделие.

При контроле изделия со всеми заданными углами ввода ультразвуковых колебаний в различных направлениях производят реверсивное вращение акустического блока на 360о и перемещение его вдоль контролируемого изделия. Происходит автоматическое слежение за показаниями датчиков положения 12, 13, 14 акустического блока и корректировка его положения относительно поверхности контролируемого изделия 15. (56) Авторское свидетельство СССР N 551557, кл. G 01 N 29/04, 1973.

Патент США N 3280621, кл. 73-67.8, 1966.

Похожие патенты SU1730918A1

название год авторы номер документа
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИЕМНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 1998
  • Яровиков В.И.
  • Баженов А.А.
RU2180441C2
СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ ОБЪЕКТОВ ИЗ ТВЁРДЫХ МАТЕРИАЛОВ, УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ВЫСОКОЧАСТОТНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТЫ) И АНТЕННАЯ РЕШЁТКА С ПРИМЕНЕНИЕМ СПОСОБА 2017
  • Самокрутов Андрей Анатольевич
  • Шевалдыкин Виктор Гавриилович
  • Авдеев Андрей Андреевич
  • Беляев Николай Александрович
  • Козлов Антон Владимирович
RU2657325C1
Способ контроля качества акустического контакта между ультразвуковым преобразователем и керамическим изделием при проведении ультразвуковой дефектоскопии 2022
  • Минин Сергей Иванович
  • Терехин Александр Васильевич
  • Русин Михаил Юрьевич
RU2791670C1
Способ ультразвукового неразрушающего контроля 2023
  • Минин Сергей Иванович
  • Терехин Александр Васильевич
  • Чулков Дмитрий Игоревич
RU2820460C1
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ УЗЛОВ ТЕЛЕЖЕК ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ ВАГОНОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2011
  • Романов Сергей Иванович
  • Смолянов Владимир Михайлович
  • Журавлёв Алексей Викторович
  • Новосельцев Дмитрий Вячеславович
  • Будков Алексей Ремович
  • Серебренников Андрей Николаевич
  • Мальцев Алексей Борисович
RU2480741C1
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ЗАЗОРОВ В МНОГОСЛОЙНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ 1993
  • Ермолаев П.Н.
  • Трофимов А.И.
  • Гаджиев М.С.
RU2084821C1
Пьезоэлектрический преобразователь 1985
  • Шмаков Юрий Георгиевич
  • Фел Симон Соломонович
SU1409913A1
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ХИМИЧЕСКИЙ РЕАКТОР 2007
  • Хмелев Владимир Николаевич
  • Савин Игорь Игоревич
  • Цыганок Сергей Николаевич
  • Барсуков Роман Владиславович
  • Лебедев Андрей Николаевич
  • Левин Сергей Викторович
RU2323774C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В КОНСТРУКЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ 2011
  • Серебренников Владимир Леонидович
  • Демченко Игорь Иванович
  • Мигунов Виталий Иванович
  • Серебренников Андрей Владимирович
RU2465583C1
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИММЕРСИОННЫЙ МНОГОСЕКЦИОННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ 2013
  • Курочкин Александр Сергеевич
  • Виногоров Сергей Геннадьевич
  • Удалов Александр Владимирович
RU2541672C1

Иллюстрации к изобретению SU 1 730 918 A1

Реферат патента 1994 года АКУСТИЧЕСКИЙ БЛОК С ПЕРЕМЕННЫМ УГЛОМ ВВОДА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение может быть использовано в области неразрушающего контроля, а именно в конструкции пьезоэлектрических преобразователей с переменным углом ввода ультразвуковых колебаний в изделие, как с плоской, так и с криволинейной поверхностью. Цель изобретения - повышение качества и достоверности контроля. Акустический блок с переменным углом ввода ультразвуковых колебаний в изделие содержит корпус 1, установленный с возможностью вращения относительно центральной оси, жестко закрепленные в нем пьезоэлектрические элементы 2 - 9, переходную втулку 10 связи с механизмом 11 вращения и перемещения акустического блока. Корпус 1 акустического блока выполнен в виде сектора тела вращения, центры пьезоэлектрических элементов 2 - 9 расположены на сферической поверхности, минимальный радиус которой выбирается из соотношения где r - радиус пьезоэлемента, Cп - скорость распространения продольной волны в контактной жидкости; Cт; скорость растространения поперечной волны в изделиий - Ce - скорость распространения продольной волны в изделии; f - резонансная частота ультразвуковых колебаний пьезоэлемента. Акустические оси пьезоэлектрических элементов 2 - 9 пересекаются в одной точке. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

Формула изобретения SU 1 730 918 A1

АКУСТИЧЕСКИЙ БЛОК С ПЕРЕМЕННЫМ УГЛОМ ВВОДА УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий корпус, выполненный в виде тела вращения и установленный с возможностью вращения относительно центральной оси, жестко закрепленные в нем рабочие пьезоэлементы, датчик положения и переходную втулку связи с механизмом вращения и перемещения акустического блока, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и достоверности контроля, корпус акустического блока выполнен в виде сектора тела вращения с центральным углом не более 180o и вогнутой сферической поверхностью, выполненной в корпусе со стороны, противоположной втулке связи, с механизмом вращения и перемещения акустического блока, рабочие пьезоэлементы размещены равномерно на двух окружностях разного диаметра так, что акустические оси пересекаются в одной точке, количество n пьезоэлектрических элементов удовлетворяет условию
n ≥ ,
где Cт - скорость распространения поперечной волны в материале контролируемого изделия;
Cе - скорость распространения продольной волны в материале контролируемого изделия;
r - радиус пьезоэлемента;
f - резонансная частота ультразвуковых колебаний пьезоэлемента, а радиус сферической поверхности удовлетворяет условию
Rсф,
где Cп - скорость распространения продольной волны в контактной жидкости.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что он снабжен двумя дополнительными датчиками положения акустического блока, ось основного датчика положения совпадает с осью вращения акустического блока, оси двух дополнительных датчиков параллельны оси вращения акустического блока, а расстояние между плоскостями, проходящими через ось вращения и через центры дополнительных датчиков, в два раза меньше, чем расстояние между центрами этих датчиков.

SU 1 730 918 A1

Авторы

Гребенников В.В.

Лебедев Н.Е.

Власов В.А.

Даты

1994-04-30Публикация

1988-12-15Подача