Пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1978 года по МПК H04R17/00 G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано, в частности, для ультразвуковой дефектоскопии и медицинской циагнос. тики.

Известны ультразвуковые датчики, содержащие активный пъезоэлемент и демпфер, выполненный заодно с активным пьезоэлементом в виде поглощающего элемента l , 2J ..

Недостатком этих пъезопреобразователей является оггсутствие согласующего трансформатора, обеспечивающего согласование сопротивления пьезоэлемента.с входным и выходным сопротивлениями приемно-передакадей аппаратуры, что снижает точность контроля исследуемьгх материалов.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является пьезоэлектрический преобразователь, содержащий пьезоэлемент, демпфер и согласующий трансформатор 3.

Недостатком известного устройства является низкая точность контроля, вызванная малой крутизной переднего фрон-. та импульса и малым декраментом затухания колебаний в пьезрпластике. Применение различных композитных демпферов, например выполненных из смеси вольфрамового порошка с эпоксидной смолой ,не приводят к полному поглощению колебаний, излучаемых нерабочей поверхностью пьезоэлемента, а помещения согласующего трансформатора в корпус пьезопреобразователя приводит к увеличению габаритов и веса ультразвукового датчика.

Цель изобретения - увеличение разрешающей способности устройства.

Цель достигается тем, что пЪезоэлемент, демпфер и согласующий трансформатор выполнены из пьезоактивного материала в виде единой конструкции с торцовым и токонесущим электродами пъезоэлемента и торцовым и толщинными электродами согласующего трансформатора, при этом один толщинный электрод соопасующего трэнсформатора соединен с токонесущим электродом п езоэлемента, а другой его толщинный электрод с заземленным электродом п1 езоэлемента. На чертежо схематично изображено предлагаемое устройство. Г1Ьезоэлект1эический преобразователь содержит торцовсй 1 и кольцевой 2 электроды пьезоэлемента 3, толщинные 4, 5 и концевой 6 электроды пъезотранс форматора 7, . Преобразовг1тель работает следующим образом. При подключении генератора радиоимпульсов к за :имам а-б в пьезотрансфор маторе возбуждаются прюдольные колебания, которые преобразуются в электрический сигнал, снимаемый с толщинного электрода 4. Коэффициент трансформации пьезоэлектрического трансформатора 7 выбирается оптимальным для согласованкя входного сопротивления пьезоэлемента. 3 О; выходньлм сопротивлением генератора электрических сигналов. Частота аяо Лёйия радиоимпульсов подаваемых ца п| §вотрансф)рматор выбирается равной его fteaoHaHCHoft частоте. Электрический сигнал с пьезотрансформатора 7 поступает на кольцевой электрод 2, возбуждает ультразвуковой сигнал, который излучается в рабочую среду торцовым электродом 1. В случае оптимального согласования пъёзоэлемента 3 с генератором электрич(зского напряжения амплитуда излучаемого ультразвукового сигнала является максимальной. Ультразвуковая волна, распространяющаяся в стержне, поглощается демпфером, выполненным заодно с активным пьезоэлементом в ви де пьезоэлектрического трансформатора. Таким образ м, в предлагаемом пъез преобразователе .производится согласование активного пьезоэлемента с приемо- передакяцей апп фатурой и тем самым увеличивается точность контроля параме 6 4 ов исследуемого материала. При помои согласованного с пьезопреобразоваелем демпфера обеспечивается режим егущей волны в пьезопреобразователе, .е. увеличивается его широкополосность, тем самым крутизна переднего фрона излучаемого ультразвукового импульа. Возможность применения монолитных ьезоэлектриков позволяет упростить ехнологию изготовления таких пЬезопребразователей и достичь хорошей повтояемости параметров, так как отсутствут такие.ответственные операции, как лейка демпфера и изготовление соглаующего трансформатора. Формула изобретения Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий пЬезоэлеменг, демпфер и согласующий, трансформатор, отличающийся тем, что, с целью увеличения разрешающей способности устройства, пьезоэлемент, демпфер и согласующий трансформатор выполнены из пъезоактивного материала в виде единой конструк-. ции с торцовым и токонесущим электродами пьезоэлемента и торцовым и толщин- ными электродами согласующего трансформатора, при этом один толщинный электрод согласующего трансформатора соецинен с токонесущим электродом пЬезоэлемента, а другой его толщинный электрод соединен с заземленным электродом пьезоэлемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Авторское свидетельство № 539265,. , кл. Q01 N 29/ОО, 1975. 2.Авторское свидетельство № 434623, кл. Н С4 1 17/00, 1972, 3.Авторское свидетельство NO 423033, кл. QOi N29/04, 1974.