Способ контроля качества поверхности пьезоэлектрика Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к области исследования материалов с помо щью технйки поверхностных акустических волн (ПАВ) и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии.

Известен способ контроля качества поверхности пьезоэлектрика с помощью тех- никй ПАВ, основанный на определении частотногб сдвига автогенератора на ПАВ- фильтре. Способ заключается в том, что при прохождении ПА6 по неоднородной поверхности пьезоэлектрика происходит иЗмене- н йе скорости волны, что вызывает изменение частоты автогенератора, выполненного на фильтре из исследуемого пьезоэлектрика,

Однако функциональные возможности данного способа ограничены из-за неоднозначной оценки размеров пс-врёждбнного участка и степени повреждения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ контроля качества поверхности пьезоэлектрика с помощью техники ПАВ, основанный на изменении амплитуды сигнала свертки в ПАВ-конвольвере, выполненном на звуко- прббЬДе из исследуемогб п ьезоэлектрика. Способ заключается в том, что в исследуемой поверхности пьезоэлетогрйка возбуждают ультразвуковые импульсы одночас- тотных ПАВ определенной длительности, принимают результирующий сигнал свертки на удвоенной частоте, обусловленный нелинейным взаимодействием ультразвуко- . ёых ммпульсов.измеряют амплитуду сигнаЫ

О

4 hO

ЩдоЈ&

ла свертки, по .которому судят о качестве исследуемой поверхности.Однако чувствительность известного способа, определяемая эффективностью нелинейного взаимодействия ПАВ в пьезо- электрике, невысока.

Цель изобретения - повышение чувствительности за счет использования механизма нелинейного акустоэлектронного взаимодействия ПАВ с вторичными злект- ронами на поверхности пьезоэлектрика.

Сущность изобретения состоит в том, что на участке исследуемой поверхности пьезозлектрика навстречу друг другу излучают первый и второй импульсы ПАВ, реги- стрируют сигнал свертки эгихимпульсов, по величине амплитуды которого определяют параметр качества поверхности. Длительность первого и второго импульсов ti, 12 выбирают из условия:

ti 2l/v;

t2 I/V,

где I - расстояние между точками возбуждения импульсов ПАВ;

v - скорость ПАВ на исследуемой поверхности.

Причем второй иМгтульс излучают с за- держкой относительно первого импульса, величина Аи которой составляет Ati l/v.

В процессе контроля исследуемую поверхность пьезоэлектрика облучают импульсами электронного пучка длитель- нЬстьют, равной--

.

r-d/v.

где d - размер исследуемого участка,

с задержкой At2 относительно вторЬ гО импульса ПАВ, равнойAt2 h/v.

где h - расстояние между ближней границей исследуемого участка и точкой возбуждения этого импульса.

В отличие от прототипа, где свертка сиг- налов обусловлена механизмом решетчатой нелинейности пьезоэлектрика. в предло- женном способе используется механизм электронной нелинейности (нелинейный отклик тока вторичных электронов на пьезо- потенциалы ПАВ), что обеспечивает повышение чувствительности способа.

На чертеже представлена схема реализаций способа.

5

10

15 0

5

0

5

0

5

0 5

Схема реализации способа содержит исследуемый пьезоэлектрик, 1, первый и второй преобразователи 2 и 3 ПАВ соответ- ственно/верхний электрод 4, нижний параметрический электрод 5, электронную пушку б, блоки 7,8,9 согласования, высокочастотные генераторы 10, 11, импульсные генераторы 12, 13 с регулируемой длительностью импульсов, селективный вольтметр 14 или измерительный осциллограф и регулируемые линии 15, 16 задержки,

Способ осуществляют следующим образом,

При подаче на преобразователь 2 радиоимпульса длительностью ц, сформированного с помощью импульсного генератора 12, высокочастотного генератора 10 и блока 7 согласования, в пьезоэлект- рике 1 возбуждается ультразвуковой импульс такой же длительности в виде ПАВ частотой со. Пав, распространяясь вдоль поверхности пьезоэлектрика, достигает преобразователя 3 спустя некоторое время Ati. При подаче на преобразователь 3 с задержкой ti радиоимпульса длительностью t2, сформированного с помощью генератора 12, высокочастотного генератора 11, регулируемой линии 16 задержки и блока 9 согласования, в пьезоэлектрике возбуждается ультразвуковой импульс такой же частоты, задержанный по отношению к первому ультразвуковому импульсу, в виде ПАВ частотой со, распространяющейся навстречу ПАВ, возбужденной первым импульсом. В результате по истечении времени Ati после запуска первого радиоимпульса будет происходить взаимодействие встречных ПАВ на разных участках поверхности пьезоэлектрика. При облучении исследуемой поверхности электронным пучком, сформированным с помощью электронной пушки 6 и модулированным по току видеоимпульсами, поступающими с генератора 13, длительностью т i/i задержанного с помощью регулируемой линии 15 задержки относительно второго ультразвукового импульса на время Дт.2, на исследуемом участке поверхности длиной d происходит взаимодействие ПАВ с вторичными электронами, зыбитыми с поверхности пьезоэлектрика. В силу нелинейного характера акустозлект- ронногб взаимодействия осуществляется свертка сигналов, возбуждающих ПАВ на удвоенной частоте 2 и Амплитуда напряжения сигнала свертки определяется пьезопо- тенциалами ПАВ на исследуемой поверхности, которые зависят от пьезоэлектрических свойств материала, и значительно превосходит амплитуду напряжения

сигнала свертки в устройстве, реализующем известный способ Таким образом осуществляется повышение чувствительности способа контроля качества поверхности пьезоэлектрика

Формула изобретения Способ контроля качества поверхности пьезоэлектрика, заключающийся в том, что на участке исследуемой поверхности излучают навстречу друг другу первый и второй импульсы поверхностной акустической волны, регистрируют сигнал свертки этих импульсов, по величине амплитуды которого определяют параметр качества поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, второй импульс излучают с задержкой относительно

первого импульса, величина Ati которой составляет Дц /v, где I - расстояние между точками возбуждения импульсов поверхностной акустической волны; v - скорость распространения последней на исследуемой поверхности, облучают исследуемую поверхность пьезбэлектрика импульсами электронного пучка длительность т, равной т d/v, где d - размер участка, с задержкой

At2 относительно второго импульса поверхностной акустической волны, равной At2 h/v, где h - расстояние между ближней границей исследуемого участка и точкой возбуждения этого импульса, при длительностях ti и t2 первого и второго импульсов поверхностной акустической волны соответственно, выбранных из условий ti 2l/v,

t2 I/V

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью поверхностных акустических волн (ПАВ) и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии. Цель изобретения - повышение чувствительности. Цель достигается за счет того, что излучают навстречу друг другу импульсы с задержкой Ati l/v, где I - расстояние между точками возбуждения; v - скорость распространения ПАВ, облучают исследуемую поверхность пьезоэлектрическими импульсами электронного пучка длительностью т d/v, где d - размер участка с задержкой At2 относительно второго (задержанного) импульса ПАВ, Ata h/v, где h - расстояние между ближайшей границей исследуемого участка и точкой возбуждения этого импульса, а длительности ц и г первого и второго импульсов выбраны из условий: ti , 12 /v. 1 ил.

ТЗЗЗЕШЯВ

/

ШШыяйаа

L&3