Способ изготовления демпфера ультразвукового преобразователя Советский патент 1993 года по МПК G01N29/22 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых приборах при измерении расхода жидких и газообразных сред.

Известен способ изготовления демпфера из композиционного материала на основе эпоксидной смолы пьезопреобразователя.

К недостатку известного способа относится сложность и трудоемкость изготовления демпфера. По известной технологии демпфер имеет недостаточное затухание ультразвуковых волн и низкий эффективный импеданс..

.Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является

способ изготовления демпфера преобразователя для ультразвукового контроля, включающий нанесение демпфирующей ассы на поверхность пьезоэлемента, размещенного в корпусе преобразователя.

При известном способе изготовления демпфер обладает низкой поглощающей способностью и недостаточным акустическим импедансом.

Цель изобретения - повышение качества демпфера.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления демпфера ультразвукового преобразователя, включающего нанесение демпфирующей массы на поверхность пьезозлемента, размещенного в корV4 О XI

О

XI

пусе преобразователя, для получения демпфирующей массы изготавливают шликер, включающий жидкое стекло в качестве связующего, пьезокерамический порошок в качестве наполнителя и глицерин в качестве пластификатора, при следующем соотношении компонентов, мас.%

Жидкое стекло.90-101 Пьезокерамический 65-70 Порошок глицерин 5-10, который перед нанесением на пьезоэле- мент высушивают при одновременном ваку- умировании при 85-90°С в течение 1-1,5 ч, корпус, с демпфирующей массой подвергают виброобработке, после чего на поверхно- стную пленку демпфирующей массы наносят композиционный материал на основе эпоксидной смолы и отверждают при его комнатной те мпературе ч.

Способ изготовления демпфера преобразователя осуществляется следующим образом.

В емкость засыпают 70 г (мае.ч) порошка пьезокерамической массы, например ЦТС-19, и заливают жидким стеклом в количестве 100 г (мае.ч), перемешивают до получения ее однородности. Затем к смеси добавляют 7 г (мае.ч) глицерина и снова тщательно перемешивают.

. Форму с массой помещают в вакуумный термошкаф и в течение 2 ч вакуумируют при 85-90°С. После остывания шликер (густая, тестообразная масса) перекладывают в корпус преобразователя с размещенным в нем пьезоэлементом (перед нанесением на пье- зоэлемент шликера его поверхность следует покрыть гидрофобным клеем или лаком), Корпус с массой помещают на вибростенд или центрифугу и подвергают в течение 1- 1,5 ч виброобработке, способствующей уплотнению демпфирующей массы. После виброобработки с поверхности шликера удаляют остатки жидкого стекла. При образовании пленки .на поверхности шликера (процесс высушивания шликера при 10- 20°С, не содержащего крёмнефтористый натрий, происходит только в поверхностном слое за счет высыхания и взаимодействия силиката натрия с углекислотой воздуха, в результате чего получается на поверхности шликера пленка с достаточной прочностью) корпус заливают композиционным материалом на основе эпоксидной смолы. Отверждение композиционного материала происходит при комнатной температуре в течение 22-24 ч. После отверждения композиции полностью прекращается высыхание шликера и под композиционным материалом сохраняется густая тестообразная масса, имеющая устойчивый механоакустический контакт с пьезоэлементом.

Полученная масса имеет акустически импе.данс, близкий к акустическому импедансу

пьезоэлемента и составляет (19-21) -10 кг/(м2-с). Уменьшение массовых частей жидкого стекла ниже указанных пределов приводит к увеличению вязкости и неоднородности всей массы. Увеличение массовых

0; частей жидкого стекла выше указанных пределов приводит к увеличению времени высушивания массы (испарение физической воды).

Лучшими свойствами обладает демпфи5

рующая масса при содержании пьезокерамического порошка 65-70 мае.ч., при котором полученная масса имеет акустиче- скийимпеданс, близкий к акустическому импедансу пьезоэлемента, и, кроме того, при

0 таком содержаний ингредиентов способ изготовления демпфера обладает хорошей . технологичностью (лучший режим сушки, исключает содержание пузырьков воздуха в материале и т.д.).

5

При высушивании шликера ниже указанных пределов, например при 80°С, увеличивается время сушки массы до 3-4 ч. : При высушивании шликера выше ука0 занных пределов, например при 95 °С, быстро образуется поверхностная пенка шликера, затрудняющая вакуумирование массы...

Добавка глицерина в смесь выше ука5 занных пределов замедляет процесс высуг шивания шликера. Добавка глицерина в смесь ниже указанных пределов уменьшает пластичность шликера. В каждом случае ингредиенты берутся одни и те же (в мас.ч.), а

0 их, количество зависит от обьема демпфирующих пьезокерамических элементов.

При таком способе изготовления преобразователя в системе излучатель-приемник излучающий акустический импульс получа5 ется в виде одной волны синусоидальных колебаний и длительностью около одной микросекунды. Благодаря тому, что демпфер имеет густую тестообразную массу, в нем полностью гасятся поперечные колеба0 ния пьезоэлемента (в массе не распространяются сдвиговые напряжения) и, кроме того, при небольшой высоте демпфера происходит интенсивное затухание колебаний, излученные пьезоэлементом в демпфирую5 щую массу.

Предложенный способ изготовления демпфера особенно эффективен на высоких частотах работы преобразователя, а также может быть использован в преобразователях, работающих на низких частота, которые трудно демпфировать.

Таким образом, использование способа изготовления демпфера для ультразвукового преобразователя позволяет получить де-

мпфер с большим акустическим импедансом, близким к пьезокерамическому элементу и большим коэффициентом затухания ультразвуковых волн.

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано в ультразвуковых приборах при измерении расхода жидких и газообразных сред. Цель - повышение качества демпфера - достигается за счет акустического согласования демпфера с пьезокерамическим элементом и повышения помехоустойчивости Способ изготовления демпфера включает в себя нанесение шликера на демпфирующую поверхность пьезоэлемента, размещенного в корпусе преобразователя. Новым в способе является то, что в качестве демпфирующей массы используют шликер, включающий жидкое стекло в качестве связующего в количестве 99-101 мас.ч., пьезокерамический порошок в качестве наполнителя в количестве 65-70 мас.ч., глицерин в качестве пластификатора в количестве 5-10 мас.ч., причем в процессе высушивания шликера осуществляют вакуу- мирование при 85-90°С в течение 1,5-2 ч и виброобработку в течение Ы,5 ч, а отверж- дение композиционного материала на основе эпоксидной смолы проводят на поверхностной пленке шликера при комнатной температуре в течение 22-24 ч. (Л С

Формула изобретения Способ изготовления демпфера ультра- звукового преобразователя, включающий нанесение демпфирующей массы на поверхность пьезоэлемента, размещенного в корпусе преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повышения качества де- мпфера, для получения демпфирующей массы изготавливают шликер, включающий жидкое стекло в качестве связующего, пье- зокерамический. порошок в качестве наполнителя и глицерин в качестве пластификатора при следующем соотношении компонентов, мас.%: .

Жидкое стекло99-101

Пьезокераамический : порошок65-70

Глицерин5-10 который перед нанесением на пьезоэле- мент высушивают при одновременном ваку- умировании при 85-90°С в течение 1-1,5 ч, корпус с демпфирующей массой подвергают вйброобработке, после чего на поверхностную пленку демпфирующей массы наносят композиционный материал и отвер- ждают его при комнатной температуре в течение 22-24 ч.