Способ контроля целостности пьезоэлемента в закрытом преобразователе Советский патент 1979 года по МПК H04R29/00 

;54l СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЦЕЛОСТНОСТИ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТА В ЗАКРЫТОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ

Изобретение относится к технике электрической связи, а именно к,способам контроля целостности пьезоэлементов. Обычно проверка целостности пьезо элементов, используег ых в преобразователях ультразвуковых колебаний, осуществ.ляется путем внешнего осмотра однако в ряде случаев возникает необходимость контроля целост ности пьезоэлемента в собранном преобразователе при отсутствии доступа каму „ ;{а: более близким по технической сущности к предложенному является способ контроля целостности пьезоэлемента в закрытом преобразователе 2 путем фиксации кривой полной электрической проводимости и установ ления Нсшичия провала на ней. Недостатком указанного способа является то, что при нарушении целос ности дискового пьезоэлемента ход кр вой полной электрической проводимоети в районе резонансной частоты пре образователя практически не изменяет ся при условии, что не наругиается акустический конт-акт осколков пьезоэлемента с донышком излучателя и электрический - с подводящим проводником. Цель изобретения - повышение надёжности контроля целостности пьезоэлемента в закрытом преобразователе. Цель достигается тем, что по предлагаемому способу выделяют область первого антирезонанса на кривой полной электрической проводимости эталонного пьезоэлемента и определяют отношение минимума проводимости эталонного пьезоэлемента к. его проводимости вне выделенной области, фиксируют кривую полной электрической проводимости контролируемого пьезоэлемента в той же.области, определяют отношение минимума проводимости контролируемого пьезоэлемента к его проводимости вне выделенной области и по величине этого отношения по сравнению с подобным отношением для эталонного пьезоэлемента.судят о целостности контролируемЪго пьезоэлемента. Выделение области первого антирезонанса неповрежденного пьезоэлемента и фиксация в ней кривой проводимости преобразователя обеспечивают проверку на частоте, определяемой максимальным размером пьезоэ.лемента. Так, например, первая антирезонансная .частота дискового пьезоэлемента определяется его диаметром, пьезоэлемента в виде прямоугольной пластины - величи ной большей стороны и т.д. Поскольку нарушение целостности приводит к нарушению правильности формы пьезоэлемента, исчезают граничные условия, необходимые для поддержания колебани правильной формы, каковыми являются колебания на первой антирезонансной частоте. Результатом этого является сглаживаниекривой проводимости в ра оне первого антирезонансна и смещение провала из выделенной области вверх по частоте. Введение в качестве критерия цело ности отношения минимума проводимости к проводимости вне выделенной области обеспечивает однозначность характеристики провала и гарантирует от ошибочных заключений о целостност пьезоэлемента, могущих иметь место из-за неравномерности кривой проводимости. Численная величина, указанно го критерия и ширина области должны определяться индивидуально в зависимости от :конфигурации и материала пьезоэлемента, типа и качества акуст ческого пьезоэлемента с донышксм. На фиг. 1 изображена схемаодного из устройств для реализации предложенного способа; на фиг. 2 - кривая полной электрической проводимости преобразователя с неповрежденным (эт лонным) пьезоэлементом в области рабочей частоты; на фиг, 3 - кривая проводимости преобразователя в район первого антирезонанса, на фиг. 4 - кривая проводимости преобразователя с поврежденным пьезоэлементрм на фиг. 5 - кривая проводимости с повре денным пьезоэлементом в районе перво го антирезонанса. Схема устройства для реализации предложенного способа включает прео разователь 1, измеритель 2 амплитудн частотных характеристик, детекторную головку. 3 и частотомер 4. Кривая полной электрической пров димости преобразователя 1 фиксирует на экране измерителя амплитудно-час тотных характеристик 2 типа Х1-27. Делитель напряжения R - R при выпол нении условий R, 6 0,1Кц,(4) R,, 0,1/Z f НзЦ-|п,(5) где 2 - полное сопротивление преобразователя, обеспечивает посто ство амплитуды напряжений U на сопр тивлении R 2. при любых изменениях с противления цепочки пpeoбpaзoвaтeл R2.. Амплитуда напряжения на сопротивлении TJ - 5- (6) при выполнении условия Rg:gO,l{ReZ)i-n (7) равняется UjXUjRjY: Таким образом, напряжение, снимаемое с сопротивления Rjи подававшееся с детекторной головки 3 на вход измерителя амплитудно-частотных характеристик 2, было пропорцирнально полной электрической проводимости преобразователя 1. Контроль частоты осуществляется с помощью частотомера 4 типа 43-38. При осуществлении способа на преобразователе с рабочей частотой 2,5МГц, в котором толщинагзащитного донышка из нержавеющей стали 12Х18Н10Т равняется 2,39 мм и используется дисковый пьезоэлемент 12x0,72 из пьезокерамики ЦТС-19, частота первого антирезонанса, соответствующая основной радиальной моде колебаний пьезоэлемента, равняется 210 КГц. Область, в которой зафиксирбван провал проводимости, ограничивается частотами 195...225 кГц. Числовой критерий целостности в этом случае равен 0,4, Из сравнения фиг. 4 с фиг. 5 видно, что предлагаемый способ обеспечивает четкую фиксацию нарушейЖя целостности пьезоэлемента. В то же время из сравнения фиг. 2с фиг, 3 следует, что кривая проводимости преобразователя в области рабочей частоты изменяется незначительно. Предлагаемый способ контроля целостности пьезоэлементов обеспечивает надежное определение даже незначительных нарушений целостности пьезоэлементов практически любой применяемой в технике конфигурации; возможность оценки степени поврежденности пьезоэлемента. Формула изобретения Способ контроля целостности пьезоэлемента в закрытом преобразователе путем фиксации кривой полной электрической проводимости и установления наличия провала на ней, о т л и ч а ю щ и Я с я тем, что, с целью повышения надежности контроля,выделяют область первого антирезонанса на кривой полной электрической проводимости эталонного пьезоэлемента и определяют отношение минимума проводимости к проводимости вне выделенной области, фиксируют кривую полной электрической проводимости контролируемого пьезоэлемента в той же области, определяют отношение минимума проводимости контролируемого пьезоэлемента к его проводимости вне выделенной области и по величине этого отношения по сравнению с подобным отношением для эталонного пьезоэлемента судят о целостности контролируемого пьезоэлемента. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 504318, кл. Н 04 R 29/00, 1974. 2.Ьабиков О. И. Контроль уровня с помощью ультразвука. Л., Энергия 1971, с. 58 (ПРОТОТИП).