Преобразователь крутильных колебаний Советский патент 1993 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустической измерительной технике и может быть использовано при контроле физико-механических свойств различных протяженных объектов, таких, как, например, нити, ёолок- .на, пленки и т.п.

Цель изобретения - повышение надежности контроля.

Указанная цель достигается тем, что преобразователь крутильных колебаний, содержащий корпус, в котором установлен пьезоэлемент продольных колебаний, электрически связанные С ним токопроводы, два параллельных между собой вала, по крайней мере один из которых установлен на корпусе через упругий элементе возможно стью перемещения в плоскости осей, снабжен также двумя звукопроводами из мате- риалов с идентичными свойствами выполненными в виде тел вращения, образующая которых параллельна оси вращения, каждый из которых установлен на соответствующем ему валу, расстояния Hi и На между рабочей поверхностью пьезоэле- мента и торцем первого и второго звукопроводов, соответственно, выбраны из условия:

Hi- H2 CiC2/(2ACf), где АС Ci -С2,

и С2 - скорость распространения ультразвука (УЗ) в иммерсионной жидкости и звуко- прбводе; f - рабочая частота, причем пьезоэлементы выполнены плоскими, их

VJ

ч

00

о VI о

поперечные размеры меньше расстояния между осями -валов и больше расстояния между ближайшими друг к другу поверхностями вращения звукопроводов и установлены на корпусе под звуководами на одинаковом расстоянии от осей вращения, акустическая ось каждого пьезоэлемента ось параллельна осям звукопроводов, а корпус заполнен иммерсионной жидкостью, уровень которой выше нижних концов торцов звукопроводов, но ниже контролируемого объекта.

На фиг.1 изображен преобразователь крутильных колебаний.

Преобразователь крутильных колебаний содержит корпус 1, пьезоэлемент продольных колебаний 2, токопроводы 3, электрически связанные с пьезоэлементом, два параллельных друг другу взла 4 и Б, по крайней мере один из которых установлен на корпусе 2 через упругий элемент б с возможностью продольного перемещения в плоскости осей валов, два звукопровода 7,8, выполненных в виде тел вращения, образующая которых параллельна оси вращения, и установленных на валах 4 и 5.

Контролируемый объект 9 расположен в корпусе 1, который частично заполнен иммерсионной жидкостью 10. Кроме того, устройство содержит подшипники 11. Валы 4 и 5 установлены в корпусе 1 на подшипниках 11, что обеспечивает возможность вращения валов вокруг своей оси.

Преобразователь крутильных колебаний работает следующим образом.

Объект 9 контроля, например нить, вводится, между звукопроводамм 7 и 8 так, что его ось перпендикулярна оси вращения последних. В случае использования преобразователя в качестве излучателя на пьезоэлемент 2 через токопроводы 3 подаются электрические сигналы, Под их воздействием пьезоэлемент 2 совершает продольные колебания, которые через жидкость 10 частично передаются к звукопрово- дам 7 и 8. Благодаря тому, что последние установлены на различных расстояниях от рабочей поверхности пьезоэлемента, в зоне контакта звукопроводов 7 и 8 с объектом 9 контроля, за счет разности фаз колебаний в этих точках, равной л, формируется пара сил, возбуждающая в объекте крутильные колебания.

При перемещении объекта 9 вдоль его оси звукопроаоды 7 и 8 вращаются вместе с валами 4 и 5 на подшипниках 11, исключая скольжение объекта 9 относительно звукопроводов 7 и 8, а тем самым и генерирование в объекте 9 побочных шумовых

колебаний. При изменении толщины объекта звукопровод 7, установленный на корпусе 2, через упругий элемент 6 смещается в плоскости осей валов 4 и 5 и обеспечивает

стабильный акустический контакт звукопроводов 7 и 8 с объектом 9. В случае использо- вания преобразователя в качестве приемника, крутильные колебания объекта 9 через звукопроводы 7 и 8 и иммерсионной

жидкости 10 передаются пьезоэлементу 2 и трансформируются им в электрический сигнал. Излучая и принимая крутильные колебания объекта 9 контроля, например, нити, при помощи преобразователей крутильных

колебаний измеряют параметры принятых колебаний и с их помощью оценивают физико-механические свойства объекта 9 контроля.

Формула изобретения

Преобразователь крутильных колебаний, содержащий корпус, в котором установлен пьезоэлемент продольных колебаний, электрически связанные с ним

токопроводы, два параллельных друг другу вала, по крайней мере один из которых установлен на корпусе через упругий элемент с возможностью продольного перемещения в плоскости осей валов, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, он снабжен двумя звукопро- водами из материалов с идентичными свойствами, выполненных в виде тел вращения, образующая которых параллельна оси

вращения, каждый из которых установлен на соответствующем ему валу, расстояние Нти Н2 между рабочей поверхностью пьезоэлемента и торцем первого и второго звукопроводов соответственно выбраны из

условия

Hi-H2 CiC2/(2 ACf), где ДС Ci - С.,

Ciи Са -скорость распространения ультразвука в иммерсионной жидкости и звукопроводе;

f - рабочая часть пьезоэлемента, пьезоэлемент выполнен плоским, его поперечные размеры меньше расстояния между осями валов и больше.расстояния между

ближайшими друг к другу поверхностями вращения звукопроводов и установлен на корпусе под звукопроводами на одинаковом расстоянии от осей вращения, его акустическая ось параллельна осям звукопроводов, а корпус заполнен иммерсионной жидкостью, уровень которой выше нижних торцов звукопроводов, но ниже контролируемого объекта.

Изобретение относится к акустической измерительной технике и может быть использовано при контроле физико.-механиче- ских свойств различных протяженных объектов, таких как, например, нити, волокна, пленки. Целью настоящего изобретения является повышение надежности контроля. Для достижения поставленной цели устройство, содержащее корпус, пьезоэлемент продольных колебаний, токрпроводы, электрически связанные с пьезоэлементом, два параллельных между собой вала, дополнительно снабжено двумя звукопроводами, выполненными из идентичного материала в виде тел вращения, образующая которых параллельна,рси вращения и установленными на валах на различных расстояниях, выбранных из соответствующего условия, причем пьезоэлемент выполнен плоским заданных размеров, акустическая ось парал- лельна осям звукопроводов, корпус частично заполнен иммерсионной жидкостью, уровень которой выше нижних торцов звукопроводов, но ниже контролируемого объекта.1 ил, Ј