Способ контроля клеевых соединений многоэлементных пьезокерамических преобразователей Советский патент 1992 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где используются многоэлементные пьезокерамические преобразователи.

Известны методы контроля качества клеевых соединений многослойных конструкций, в частности импедансный метод, ос- нованный на регистрации изменения механического импеданса контролируемого изделия в зоне его касания с датчиком, возбуждающем в изделии изгибные колебания звуковых частот. Импедансный метод позволяет выявлять расслоения площадью до 0,07 СМА на глубине от 0,1 до 6 мм в конструкциях клеевых соединений из металлических и неметаллических материалов, однако он не может быть применим для контроля расслоений в многоэлементных преобразователях, например, в цилиндрических из-за невозможности размещения датчика в плоскости дефекта вследствие их конструктивных особенностей

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ контроля клеевых соединений композиционных конструкций, сущность которого заключается в том, что изделие, соединенное клеем с введенными в него поляризованными в электрическом поле сегнетодобавками, возбуждают в отдельных точках ультразвуковыми колебаниями так, чтобы их спектр перекрывал резонансные

V4 О

ГО

ю ho

СЛ

частоты клеевого соединения всех контролируемых точек изделия, регистрируют спектр электромагнитного излучения и ультразвуковых колебаний, определяют спектр нормированной передаточной функции, по огибающей спектра которой судят о прочности клеевого соединения.

Недостатком этого способа является недостаточная достоверность результатов контроля из-за использования в качестве информативного параметра для вычисления нормированной передаточной функции очень слабого по интенсивности электромагнитного излучения клеевого шва, что за- трудняет его выделение на фоне электромагнитных помех. Результаты контроля в этом способе существенно зависят от количества сегнетоэлектрических добавок в клее и степени их поляризации. Кроме того использование электромагнитного излучения клеевого шва, сравнимого по интенсивности с уровнем электромагнитных помех, в значительной мере усложняет практическую реализацию способа.

Целью изобретения является повышение достоверности и упрощение контроля.

Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля клеевых соединений многоэлементых пьезокерамических преобразователей, заключающемся в том, что возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний в контролируемые клеевые соединения, принимают сигналы, прошедшие через них, по спектру возбуждаемых и принимаемых сигналов судят о качестве клеевых соединений, при этом для возбуждения колебаний используют пьезокерамические элементы контролируемого преобразователя, которые возбуждают последовательно с частотным спектром, верхняя граничная частота которого выбрана соответствующей длине волны, не превышающей геометрические размеры минимально допустимых дефектов, прием прошедших через клеевое соединение сигналов осуществляют другими элементами, граничащими с контролируемым клеевым соединением, а о качестве клеевого соединения судят по ослаблению амплитуды спектральной составляющей принятого сигнала по отношению к амплитуде соответствующей составляющей в спектре возбуждаемогоо колебания, в интервале времени т , выбранном из соотношения

.

где I-толщина пьезоэлемента, С-скорость распространения упругих колебаний в материале пьезоэлемента.

На чертеже представлена схема реализации способа, содержащая генератор импульсов 1, усилитель 2, временной селектор 3, осциллограф 4, анализатор спектра 5,

входной каскад 6 и контролируемый преобразователь, состоящий из склеенных пьезо- элементов 7, 8, 9...п.

Способ контроля клеевых соединений многоэлементных пьезокерамических преобразователей осуществляется следующим образом.

Генератором 1 видеоимпульсом с широким спектром частот возбуждают ультразвуковые колебания в пьезоэлементе 7,

которые пройдя через клеевое соединение короткозамкнутого пьезоэлемента 8, достигает пьезоэлемент 9. Амплитуда принимаемых пьезоэлементом 9 колебаний пропорциональна площади клеевого соединения пьезоэлемента 8 с пьезоэлементами 7 и 9. Ультразвуковые колебания принятые пьезоэлементом 9, после преобразования их в электрические усиливают усилителем 2 и подают на вход временного селектора 3, с

помощью которого селектируютсигнал в интервале времени

,где I толщина пьезоэлемента, с- скорость распространения ультразвуковых колебаний в

материале пьезоэлемента.

С помощью осциллографа 4 устанавливают необходимую длительность интервала селекции, а также наблюдают за осциллограммой сигнала, чтобы его амплитуда не

превышала динамического диапазона временного селектора и анализатора спектра 5. Усилитель 2 подключают через входной каскад 6 к возбуждаемому пьезоэлементу 7 и фиксируют на экране анализатора спектр

излучаемого сигнала. Затем переключают вход усилителя к пьезоэлементу 9 и фиксируют на экране анализатора спектр принятого сигнала.

По соотношению амплитуд соответству

ющих спектральных составляющих пол ученных спектрограмм судят о качестве клеевого соединения. При образовании не проклея, воздушных включений или рассло ений в клеевом соединении амплитудг

ультразвуковых колебаний, принимаемы) пьезоэлементом 9, будет уменьшаться про порционально площади дефекта.

В-большей степени, особенно в облаем высокочастотных спектральных составляю

щих, изменяется спектр этого сигнала. Фик сируя эти изменения, с высоко. достоверностью судят о качестве клеевогс соединения.

Таким образом, в отличие от прототипа предложенный способ обладает более вы

сокой достоверностью за счет того, что в качестве информативного параметра используют только ультразвуковые колебания, которые по меньшей мере на порядок обладают большей интенсивностью, чем электромагнитные колебания. Это также упрощает и техническую реализацию способа, поскольку исключает необходимость приема и спектрального анализа электромагнитных колебаний и вычисления нормированной передаточной функции. Формула изобретения Способ контроля клеевых соединений многоэлементных пьезокерамических преобразователей, заключающийся в том, что возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний в контролируемые клеевые соединения, принимают сигналы, прошедших через них колебаний, по спектру которых судят о качестве соединений, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности и упрощения контроля, для возбуждения колебаний используют пьезо0

5

керамические элементы контролируемого преобразователя, элементы возбуждают последовательно с частотным спектром, верхняя граничная частота которого выбрана соответствующей длине волны, не превышающей геометрические размеры минимально допустимых дефектов, прием прошедших сигналов осуществляют другими элементами, граничащими с контролируемым клеевым соединением, а о качестве клеевого соединения судят по ослаблению амплитуды спектральной составляющей принятого сигнала по отношению к амплитуде соответствующей составляющей в спектре возбуждаемого колебания в интервале времени г, выбранном из соотношения:

L -- - 2 I

Ј

где I -толщины пыэзоэлемента,

с скорость распространения колебаний в материале пьезоэлемента

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля многоэлементных пьезокера- мических преобразователей Цель изобретения - повышение достоверности и упрощение контроля Цель достигается за счет того, что для возбуждения колебаний используют пьезокерамические элементы контролируемого преобразователя, возбуждают их последовательно с частотным спектром, верхняя граничная частота которого выбрана соответствующей длине волны, не превышающей геометрических размеров минимально допустимых дефектов, принимают колебания соседним элементом О качестве клеевого соединения судят по ослаблению амплитуды спектральной составляющей принятого сигнала по отношению к амплитуде соответствующей составляющей в спектре возбуждаемого колебания, в определенном интервале времени. 1 ил (Л

/еу

г