УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ПРИЕМА СДВИГОВЫХ ВОЛН Советский патент 1970 года по МПК B06B1/06 

1

Изобретение относится к области акустики и может -найти применение для определения характеристик жесткости различных материалов путем измерения параметров распростраления сдвиговых волн в широком диапазоне рабочих частот.

Известные ультразвуковые устройства для возбуждения и приема сдвиговых волн, содержаидие преобразователь, например пьезокварц У-Среза, и акустически соединенный с ними буферный стержень, не могут быть использованы для измерения скорости сдвиговой волны на частотах ниже 1,67 мгц (например, в диапазоне 1000-200 кгц). С лонижанием рабочей частоты толщина пьезокварца увеличивается, что приводит к излучению паразитных Продольных волн яьезодатчиком сдвиговых колебаний. Буферный стержень не препятствует их распро стра-нению, так как диаметр его м:ного больше длины волн продольных колебаний, что и приводит к невозможности измерения скорости сдвиговой волны.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем боковая поверхность стержня снабжена резьбой, а свободный конец скошен с двух сторон под углом не менее 45° к диаметральной плоскости параллельно поляризации сдвиговых колебаний с ллошадкой яа торце. При этом буферный стержень выполнен с соотношением размеров 1,6-2,2 длины волны

продольных колебаний к диаметру. Такое выполнение стержня основано на использовании эффекта геометрической дисперсии скорости продольной волны, так как при таком соотношении диаметра к длине волны распространение продольной волны практически не наблюдается. Скошение свободного конца стержня позволяет проходить сдвиговым колебаниям через торец стерл ня без трансформации

последних в продольные. Резьба, которой снабжена боковая поверхность буферного стержня, обеспечивает рассеяние преломленных продольных колебаний, которые возникают в результате немонохроматичности импульса и для которых выбранное отношение не выполняется.

Такое выполнение устройства позволяет снизить рабочую частоту прибора, что создает возмол ность его использовапия и для материалов с большим коэффициентом затухания в широком диапазоне ча,стот и температур.

Сущность изобретения поясняется чертежом. , Корпус датчика 1 с высокочастотным разъ. 2 соединен переходной втулкой 3 с буферным стержнем 4. На торце буферного стержня расположен акустически связанный с ним пьезопреобразователь 5. Другая поверхность пьезопреобразователя электрически соепрокладкой 7 от корпуса, представляющего вместе с втулкой и буфер.ным стержнем второй электрод устройства.

Зондирующий электрический импульс ультразвукового прибора (на чертеже не шоказано) через высокочастотный разъем 2 и электрод 6 подается на пьезопреобразователь 5, преобразующий электрические колебания в механические, которые через акустический контакт проходят в буферный стержень 4, где происходит лодавление яаразитпых продольных волн и выделение сдвиговых колебаний. Последние через исследуемый образец (на чертеже не указан) проходят такой же .путь .в обратной последовательности и подаются на усилитель.

С помощью предлагаемого устройства работа может -производиться двумя методами:

теневым (:необходимы два устройства) и эхометодом (одно устройство).

Предмет изобретения

Ультразвуковое устройство для возбуждения и приема сдвиговых волн, содержащее преобразователь, например пьезокварц У-среза, и акустически соединенный с нпми буферный Стержень, отличающееся, тем, что, € целью расширения диапазона рабочих частот и определения характеристик жесткости материалов с большим Коэффициентом затухания, в нем боковая поверхность стержня снабжена резьбой, а свободный конец скощен с двух

сторон ПОД углом Не менее 45° к диаметральной ллоскости параллельно поляризации сдвиговых колебаний с площадкой на торце, при этом буферный стержень вьшолнеп с соотношением размеров 1,6-2,2 длины волны продольных Колебаний IK диаметру.