СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ Советский патент 1972 года по МПК G01N29/24 

Изобретение относится к области неразрушающих методов и средств контроля и может быть использовано при изготовлении пьезоэлектрических преобразователей.

Известен способ изготовления ультразвуковых преобразователей, заключающийся в том, что из пьезоэлектрического материала вырезают элемент, ориентированный вдоль соответствующей оси упругой симметрии.

Недостатком такого способа является трудность изготовления преобразователя для возбуждения коротких импульсов, так как при возбуждении известных излучателей короткими электрическими импульсами возникают упругие сигналы со сложным акустическим снектром, обусловленные образованием различных мод колебаний.

Цель изобретения - создание преобразователя для возбуждения коротких импульсов.

Для этого выбирают ньезоматериал таким образом, чтобы соотношение модулей упругости Сг/4 и Сц (при а Ь), а также соотношение сторон элемента (при ) обеспечивало условие кратности частот мод колебаний. Преобразователь возбуждают электрическим импульсом, в спектре которого отсутствуют частоты, равные кратным частотам мод колебаний. В связи с этим для квадратного элемента выбирают пьезоматериал, у которого модуль упругости Сц значительно превышает

модуль Ci2. Пьезоматериал выбирают таким, чтобы соотношение модулей упругости Cih и Сц (ири квадратном сечении пьезоэлемента), а также соотношение сторон пьезоэлемента 5 (при ) обеспечивало условие кратности частот мод колебаний с последующим возбуждением такого преобразователя импульсов, в спектре которого отсутствуют частоты, равные кратным частотам мод колебаний, где

0 а и b - стороны пьезоэлемента, а Сц, Ci2,.-.Cik, Ctj - модули упругости пьезоматериала.

В излучателях из таких пьезоматериалов возбуждаются только продольные или только

5 сдвиговые моды колебаний. При возбуждении такого излучателя импульсом с произвольной длительностью возникают несколько мод колебаний. Частота каждой моды квадратной пластинки может быть рассчитаиа при реще0 НИИ системы линейных однородных уравненнй, иаиример для пьезоматериалов тригональной системы.

При возбуждении такого нреобразователя электрическими импульсами, в спектре которых отсутствуют частоты, равные кратным частотам мод колебаний, могут быть получены упругие сигналы длительностью один, два, три периода основной моды колебаний.

НИИ может быть достигнуто также при определенном соотношении длин сторон прямоугольной пластины пьезоэлемента.

Излучатель изготавливают следующим образом.

Выбирают пьезоматериал, у которого отсутствуют упругие постоянные Cie и С2в- Рассчитывают значения сторон пьезоэлемента а и и, при которых возбуждаются кратные моды колебаний. Значение толщины пьезоэлемента выбирают не более 1/10 меньшей стороны. Пьезоэлементы вырезают из монокристалла вдоль соответствующих осей упругой симметрии. Затем наносят на каждый пьезоэлемент электроды. Пьезоэлементы собирают в пьезопакет и устанавливают пьезопакет в металлический корпус, соединяя электроды с корпусом и коаксиальной клеммой.

Чем больше модуль Сц превышает модуль Ci2, тем меньше разница между частотами мод колебаний. При .возбуждении такого пьезопреобразователя электрическим импульсом, в спектре которого отсутствует составляющая с частотой, равной частоте со, будут

излучаться упругие сигналы длительностью один, два и более периодов основной моды.

Предмет изобретения

1.Способ изготовления ультразвуковых преобразователей, заключающийся в том, что из пьезоэлектрического материала вырезают элемент, ориентированный вдоль соответствующей оси упругой симметрии, отличающийся тем, что, с целью создания преобразователя для возбуждения коротких импульсов, выбирают пьезоматериал таким образом, чтобы соотношение модулей упругости Cik. и Сц

(при а Ь), а также соотношение сторон элемента (при ) обеспечивало условие кратности частот мод колебаний.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что в случае изготовления квадратного элемента

выбирают пьезоматериал, у которого модуль упругости Сц в 5-10 раз превышает модуль Ci2, где: а и b - стороны пьезоэлемента, а Сц, ,...Cik, Сц - модули упругости пьезоматериала.