Ультразвуковой концентратор Советский патент 1977 года по МПК G01N29/04 B06B3/00 

1

Изобретение относится к технике ультразвуковых неразрушающих испытаний и может быть использовано для ввода и приема упругих акустических волн в изделие, не допускающее применения контактных жидкостей.

Известен акустический концентратор, выпгшненный в виде круглого стержня с экспоненциальным изменением сечения ij . Недостатком его является то, что экспонента для концентрации энергии упругих волн, образующая внутреннюю поверхность концентратора, не должна иметь углов, превышающих первый критический для металла, из которого изготовлен концентратор. Поэтому длина концентратора ограничивает применени его при контроле автоматизированными установками. Кроме того, рассеяние и затухание упругих волн в длинных концентраторах приводит к потерям, восполнение которых потребует конструктирования более мощной аппаратуры.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является ультразвуковой концентратор, содержащий корпус с полостью, заполненной средой, представляющий собой параболоид вращения со сквозным отверстием в вершине пол ости 2 .

Недостатки такого концентратора заключаются в том, что он не применим при контроле изделий, недопускающих смачивания поверхностей какими-либо контактными жидкостями (например, бетон, стеклопластик и т.п.), а также в том, что трудно поддерживать постоянный зазор между контролируемым изделием н выходным отверстием концентратора. Это обусловлено тем, что фокус концентратора вынесен за пределы конструкции.

Цель изобретения - уменьшение габаритов концентратора и расширение области его применения.

Это достигается тем, что предлагаемый концентратор снабжен жестко закрепленным в отверстии звукопроводом, выполненным из материала, акустически согласованного со средой, заполняющей полость, корпус вьшолнен из материала с высоким относительно среды акустическим сопротивлением, а ф му кривой задают уравнением: U- 25x2 0 ( } JJ , где D - диаметр отверстия, предназн ченного для установки пьезо мента и равный его диаметр х,у, - координаты кривой в прямоугольной системе координат с началом в в шине полости. На чертеже представлен предлагаемый ультразвуковой концентратор. Он содержит корпус 1, полость которого заполнена ередои 3, и звукопровод 2. Звукопровод ввинчивается в дно корпуса концентратора таким образом, чтобы его центр находился на оси У {продольной оси концентратора), а поверх ность, соприкасающаяся со средой, заполняю щей полость, находилась в фокусе F, (лежа- „„.. О фияусе F (лежала ня гчл на оси X). Фокус Т находится на рас ,т стоянии не более 2 D от пьезоэлемента. С противоположной стороны корпуса для удобства размещения пьеаозлемента сделано сверление диаметром D , большим D . При контроле в сверление укладывают мембрану (на чертеже не показана), на которой закрепляют пьезоэлемент, Концентратор работает следующим образо Пьезоэлемент через мембрану излучает в полость корпуса упругие колебания, которые, достигнув поверхности полости корпуса, отрал ;аются от нее и концентрируются в фокусе, расположенном в вершине полости корпуса. Материал корпуса взят с большим акустическим сопротивлением ( р С. ), чтобы погасить энергию колебаний, которая попадает в него в результате преломления на границе раздела концентратор-среда. Сконцентрированные в точке р колебания попадают на поверхность звукопровода 2, изготовленного из материала, хорошо согласованного акустически со средой, заполняющей полость корпуса, и через звукопровод вводятся в контролируемое изделие. Предлагаемый ультразвуковой концентратор позволяет организовать неразрушающий 6 контроль изделий в широком диапазоне частот без применения контактных сред, так как в связи с малыми размерами звукопровода обеспечивается надежный акустический контакт, а из-за большого акустического сопротивления материала корпуса концентратора исключается возможность передачи ультоазвуковой энергии через его корпус, Формула изобретения Ультразвуковой концентратор, содержащий корпус с полостью, заполненной средой, форма которого образована вращением кривой вокруг оси концентратора, со сквозным отверстием в вершине полости, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и расширения Ьбласти применения, он снабжен жестко закрепленным в отверстии звук опр овод ом, вьшолненным из материала, акустически согласованного со редой, заполняющей полость, корпус вьшолен из материала с высоким относительно реды акустическим сопротивлением, а фору кривой задают уравнением: де D - диаметр отверстия, предназначеного для установки пьезоэлемента и равный го диаметру,напиши ; у - координаты кривой в прямоугольной истеме координат с началом в вершине поости. Источники информации, принятые во вниание при экспертизе: 1. Гершгал Д. д., фрвдман В. М. Ульт ч2Гм Р-ьяпленног; наГ чешяМ,, Энергия, 1967, стр. 1192. Авторское свидетельство № 301185, Об В 3/00, 1969.

-Х