Акустический блок для измерения и контроля Советский патент 1993 года по МПК G01N29/24 

стороны правильного многоугольника, В звукопрободе при этом сформирована полость, заполненная жидкостью и предназначенная для поглощения формируемых при отражении поперечных колебаний, а внешние углы построенного с помощью отражающих плоскостей правильного многоугольника не меньше 12015. Плоскость симметрии, относительно которой в .совокупности Ъ рШ н ШШ описывается полрже- ние других;;р71 омоете и, параллельна плоскостй черт жа,;: - : :: . ОсновНьтм недрстаткоМ прототипа является ограниченная область применения из-за отсутствия возможности измерений и контроля с помощью поперечных колебаний в труднодоступных местах.. .

Цель изобретения - расширение области применения за счет обеспечения возможности измерений и контроля с помощью поперечных колебаний в труднодоступных местах. .. - .:..//:; . : : .

Поставленная цель достигается тем, что в акустическом блоке для измерений и кон- троля, содержащем акустический преобра- зователь и звукопровод, .выполненный в виде многогранника с отражающими, рабо- чей и-контактной плоскостями, перпендикулярными плоскости симметрии, линия пересечения отражающих плоскостей с пло- скостью симметрии образует участок правильного многоугольника, линия пересечения рабочей и контактной плоскостей с плоскостью симметрии совпадают с биссектрисами правильного многоугольни- ка, акустический преобразователь закреплен на контактной плоскости звукопровода так, что его акустическая ось перпендикулярна этой плоскости, лежим в плоскости симметрии и проходит через среднююточку стороны правильного многоугольника, согласно изобретению акустический преобра- 1 зователь выполнен в виде преобразователя поперечных колебаний, а внешние углы по строенного с помощью отражающих пло- скостей правильного многоугольника не меньше 90°. Звукопровод выполнен таким образом, что линия пересечения отражающих плоскостей с плоскостью симметрии образовывала по крайней мере еще один уча-; сток правильного многоугольника, аналогичного основному, но с несовпадающими центрами, а у этих многоугольников есть по крайней мере по одной параллельной одна другой стороне. .

Звукопровод выполнен в виде цепочки последовательно соединенных прямых призм с трапецией в основании, призмы Соединены между собой проходящими через параллельные стороны трапеции боковыми гранями с .возможностью поворота вокруг перпендикулярной боковой грани и проходящей через ее центр оси, таким образом, что проходящие через параллельные стороны трапеции боковые грани являются отражающими плоскостями.

Изобретение поясняется чертежом. На чертеже изображен разрез акустического блока для измерений и контроля вдоль его геометрической оси.

Акустический блок Содержит акустический преобразователь, выполненный в виде преобразователя поперечных колебаний, и звукопроЬод, выполненный в виде многогранника с отражающими, рабочей и контактной/ плоскостями, внешние углы которого не меньше 90°, причем преобразователь поперечных колебаний состоит из пьезрэлемента 1 и призмы 2 с острым углом а, акустически контактирующей с одной внешней гранью многогранника, состоящего из последовательно соединенных прямых призм 3, 4, 5, 6 и 7 с трапецией в основании, которые соединены между собой проходящими через непараллельные стороны трапеций боковыми гранями с возможностью поворота вокруг перпендикулярной боковой грани и проходящей через ее центр оси, таким образом, что проходящие через параллельные стороны трапеции боковые грани являются отражающими плоскостями. При этом материалы призмы 2 и многогранника (призм 3,4, 5, 6 и 7) подобраны таким образом, что острый угол, призмы 2 определяется по формуле

2 С Т2 f

a arcsinгде Си скорость продольный волн в призме 2;

Ст.2 - скорость поперечных волн в многограннике, т. е. в призмах 3, 4, 5, б и 7, а внешние углы многогранника подобраны таким образом, что углы падения и отражения поперечных волн в многограннике больше или равны 45°. .

На рабочую плоскость многогранника поперечные волны падают перпендикулярно (как показано на чертеже). Однако, рабочая плоскость (в призме 7) может быть отрезана под углом 45° к направлению пучка акустических лучей, падающего на рабочую плоскость (пунктирная линия в призме 7). В последнем случае для создания акустического, контакта между контролируемым объектом и рабочей плоскости звукопровода достаточно использовать жидкость. В случае перпендикулярного падения необхо- димо.использовать прижимающую силу или

приклеивание, так как поперечные волны через жидкий слой не проходят.

Акустический блок для измерений и контроля действует следующим образом. Пьезоэлемент 1, подключенный к генерато- ру импульсов (не показан), излучает про дольные ультразвуковые волны в призму 2, которые распространяются со скоростью См в призме 2 и падают под углом а, на призму 3 многогранника, преломляются под углом большем или равным 45° (в том случае продольные волны в призме 3 не образуются) и распространяются ео скоро- стью поперечных волн Ст2 (происходит полная трансформация продольных волн в поперечные, когда угол преломления поперечных волн, больше или равен 45°). После отражения в призме 3 от внешней ее грани также под углом /3 45° подают под углом 90° на призму 4. Соприкасающиеся плоско- сти призм 3 и 4 должны быть хорошо отшли- фованы и прижаты друг к другу1 с достаточной силой для прохождения попе- речных волн, падающих перпендикулярно (для лучшего контакта они могут быть смо- чены маслом). После прохождения границы поперечные волны распространяются в призме 4 и падают на внешнюю ее грани под углом / , отражаются под углом /, и падают на границу раздела призм 4 и 5, аналогично проходят через ее, отражаются от внешней грани призмы 5 и падают на границу раздела призм 5 и 6. После поворота на угол, 180° вокруг перпендикулярной боковой грани призм и проходящей через ее центр оси, таким образом, что проходящие через параллельные стороны.трапеции боковые грани являются .отражающими плоскостями, поперечные волны падают также на внешнюю грань призмы б и отражаются от ее также под углом /3 , и падают на границу раздела призм 6 и 7 перпендикулярно, проходят эту границу и после отражения от внешней грани призмы 7 падают на рабочую плоскость звукопровода перпендику-

ЛЯРНО. : .

. При отрезке рабочей плоскости под углом 45°, образованным ей с пучком поперечных волн в призме 7, достаточно иметь жидкий акустический контакт.

Большим преимуществом предложенного акустического блока для измерений и контроля является возможность использовать его для контроля изделий при высоких температурах, так как звукопровод может

быть выполнен из высокотемпературного металла. Придание гибкости звукопроводу дает возможность облучать ультразвуком труднодоступные места контролируемого объекта.. . Фо р м у л а изобретения

1. Акустический блок для измерений и контроля, содержащий акустический преобразователь и звукопровод, выполненный в виде многогранника с отражающими, рабочей и контактной поверхностями, перпендикулярными плоскости симметрии, линия пересечения отражающих плоскостей с плб. скостью симметрии образует участок правильного многоугольника, линии пересечения рабочей и контактной плрско. стей с плоскостью симметрии совпадают с биссектрисам и правильного многоугольника, акустический преобразователь закреплен на контактной плоскости звукопровода так, что его акусУй ческа я ось перпендикулярна этой плоскости, лежит в плоскости Симметрии и проходит через среднюю точку со стороны правильного многоугольника, о т л и ч а ю of и. и с я тем ,что, с Целью расширения области применения за счет обеспечения возможности измерений и контроля с помощью поперечных колебаний в труднодоступных местах, акустический преобразователь выполнен в виде преобразователя поперечных колебаний, а внешние углы построенного с помощью отражающих плоскостей правильного многоугольника не меньше190°. , .. . . ..

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что звукопровод выполнен таким образом, чтобы линия пересечения отражающих плоскостей с плоскостью симметрии образовывала по крайней мере еще один участок правильного многоугольника аналогичного. основному, но с несовпадающими центрами, а у этих многоугольников есть по крайней мере по одной параллельной одна другой стороне.

3. Блок по пп. 1 и 2, от л и.ча ющи йся тем, что звукопровод выполнен в виде цепочки последовательно соединенных прямых призм с трапецией в основании, призмы соединены между собой проходящими через непараллельные стороны трапеции роковыми гранями с возможностью поворота вокруг перпендикулярной боковой грани и проходящей через ее центр оси таким образом, что проходящие через параллельные стороны трапеции боковые грани являются отражающими плоскостями.