Пьезоакустический датчик Советский патент 1992 года по МПК G01N29/24 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля, в частности к ультразвуковому измерению расстояния, и может быть использовано в измерительной акустической аппаратуре, работающей в газовой среде, содержащей насыщенные пары жидкости.

Известен пьезоакустический датчик, состоящий из пьезокристалла, демпфирующей накладки из резины или пористого материала, тонкостенного металлического цилиндрического корпуса и токосьемной пластины. Излучатель приклеен токопрово- дящим клеем к корпусу.

Недостатком датчика является невозможность непосредственного использования в газовой или жидкой среде с высоким давлением.

Известен пьезоакустический датчик во взрывобезопасном исполнении. Пьезопластина залита в эпоксидную смо/iy, образующую капсулу. Капсула прижимается ко дну стального корпуса пружиной.

Недостатком известного устройства является сложность изготовления корпуса, толщина дна которого должна равняться кратному числу полуволн, распространяющихся в материале корпуса.

При работе такого датчика в газоврй среде с насыщенными парами жидкости конденсирующаяся по поверхности датчика жидкость нарушает соотношение оптимального согласования толщины стенки дна с длиной излучаемой волны, качество работы датчика ухудшается.

При достаточно длительной конденсации жидкости начинается сильная утечка акустической волны на корпус датчика, шунтирование, и при рёботе датчика в режиме приемопередатчика теряет свойства прием2

О

ю о ю

ника из-за распространения волны вдоль корпуса датчика на корпус устройства, в котором крепится датчик.

Целью изобретения является расширение области применения путем обеспечения возможности работы в газовой среде с высоким давлением и содержанием насыщенных паров жидкости.

Указанная цель достигается тем, что пьезоакустическйй датчик, содержащий пьезоэлемент и конусообразную ловушку, обращенную к нему своим основанием, снабжен демпфером, укрепленным на нерабочей поверхности пьезоэлемента и охватывающем его торцовую поверхность цилиндрическим корпусом, в котором размещены пьезоэлемент и демпфер, а ловушка выполнена в виде полого усеченного конуса с утончающейся к периферии толщиной стенок, по периметру которой выполнены клиновые вырезы к малому основанию, которое обращено к рабочей поверхности пьезоэлемента, ловушка жестко установлена на корпусе, а диаметр корпуса равен диаметру малого основания конуса ловушки.

На чертеже представлена конструкция предлагаемого пьезоакустического датчика.

Датчик состоит из пьезоэлемента 1 с выводами 2, полиуретанового корпуса 3, выполненного с конической воронкой 4, демпфера 5. Излучающая поверхность 6 находится в центре воронки.

Датчик работает следующим образом.

Через выводы 2 на обкладки пьезоэлемента 1 подводится высокочастотный импульсный электрический сигнал.

Излучаемые пьезоэлементом 1 ультразвуковые волны распространяются во все стороны, а именно волна, идущая в сторону демпфера 5, гасится им, волна, идущая в сторону корпуса 3, распространяется в нем, а волна, достигающая плоской излучающей поверхности 6, переходит в газовую среду и распространяется в ней.

В случае смачивания излучающей поверхности 6 и корпуса 3 конденсирующейся жидкостью происходит потеря работоспособности датчика из-за улучшения условии

распространения ультразвуковой волны по жидкости к стенкам корпуса датчика.

Для обеспечения работы датчика в приемопередающем режиме в газовой среде с

содержанием насыщенных паров жидкости в направлении бокового распределения волны ставится препятствие в виде конической воронки 4 со стенками постепенно утончающимися от основания к краю.

Волна, идущая в сторону корпуса 3, распространяется в конической воронке 4, отражаясь от стенок и преобразуясь из продольной в поперечную.

Причем при смоченном корпусе отражение от стенок воронки 4 усиливается, более активно происходит преобразование волн продольных в поперечные и рассеивание волны за счет расхода энергии на отражение от краев воронки 4.

Таким образом, создается препятствие для ухода волны по корпусу 3 на корпус устройства, где укреплен датчик, и возвращению волн, отраженных от корпуса 3 к пьезоэлементу 1.

Чтобы жидкость не застаивалась в конической воронке 4, в ее стенке по периметру выполнены клиновые вырезы.

Формула изобретения

Пьезоакустическйй датчик, содержащий пьезоэлемент и конусообразную ловушку, обращенную к нему своим основанием,отличающийся тем,что, с целью расширения области применения

путем обеспечения возможности работы в газовой среде с высоким давлением и содержанием насыщенных паров жидкости, он снабжен демпфером, укрепленным на нерабочей поверхности пьезоэлемента и охватывающим его торцовую поверхность, и цилиндрическим корпусом, в котором размещены пьезоэлемент и демпфер, а ловушка выполнена в виде полого усеченного конуса с утончающейся к периферии толщиной стенок, по периметру которой выполнены клиновидные вырезы к малому основанию, которое обращено к рабочей поверхности пьезоэлемента, ловушка жестко установлена на корпусе, а диаметр корпуса

равен диаметру малого основания конуса ловушки.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в измерительной акустической аппаратуре, работающей в газовой среде, содержащей насыщенные пары жидкости. Цель изобретения - расширение области применения. Датчик снабжен демпфером, укрепленным на нерабочей поверхности пьезоэлемента и охватывающим его торцовую поверхность, и цилиндрическим корпусом, в котором размещены пьезоэлемент и демпфер. Ловушка выполнена в виде полого усеченного конуса с утончающейся к периферии толщиной стенок, по периметру которой выполнены клиновидные вырезы к малому основанию, которое обращено к рабочей поверхности пьезоэлемента. Ловушка жестко установлена на корпусе, а диаметр корпуса равен диаметру малого основания конуса ловушки. 1 ил. (Л С