Широкополосный раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1980 года по МПК H04R17/00 G01N29/04 B06B1/06 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для излучения и приема ультразвуко вых сигналов в ииррком джшазоне часто и длительностей, вплоть до наносекундной в различной ультразвуковой аппаратуре, в частности в измерительных и дефектоскопических приборах. Известен совмещенный широкополосны пьёзопреобразователь, обладающий осевой симметрией своих диаграмм направленнос ти, испЬльзуемый, в частности, в ультразвуковой дефектоскопической аппаратуре и содерзкащий пьезоэлемент и два электрода, нанесенные на его плоскую и сферически вогнутую поверхности. Известен также раздельно-совмещенный широкополосный пьезопреобразрватель содержащий излучатель и приемник, разделенные экраном. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является широкополосный раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь, со- держащий цилиндрический пьезоэлемент с системой рабочих электродов, между которыми выполнена щелевая прорезь. Недостатком известного устройства является низкая фронтальная разрешающая способность, обусловленная тем, что поперечные размеры излучаемого пучка ультразвука соизмеримы с диаметром пьезо- элемента, и акустические оси в режимах излучения и приема не совпадают. Целью изсйбрётенйя является повышение фронтальной разрещающей способности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что щелевая прюрезь в пьезоэпёменте вьшолнена кольцевой формы с фасками у основа,ния пьезоэлемента и соосной с ним, а система рабочих электродов нанесена на основание пьезоэлемента и на внутренние цилиндрические поверхности кольцевой щелевой прорези. На чертеже представлена конструкция предложенного пьезопреобразователя. Пьезопреобразователь содержит пь© зоэлемент 1 с кольцевой щелевой прорезь 2 И; систему рабочих электродов 3, 4, 5, йанесенных на основание пьезоэпемента и на внутренние цилиндрические поверхности щелевой прорези. Глубина щелевой прорези 2 с электродом 5 влияет на степень экранИ;роваиия и должна быть не менее радиуса кругового электрода 4 . Для уменьшения днаметра излучаемого пучка ультразвуковых колебаний необходимо увеличить диаметр излучающей поверхности с электродом 3, Щелевую прорезь 2 можно полнить минимальной с точки зрения технологии ширины, поскольку степень экранирования от этого ив зависит. При изготовлении пьеаопреобразователя на основание пьезоэлемента со шелью наносится тем или иным сгюсобом сплошная металлизация, д электроды получаются в результате снятия узких фасок по всему периметру каждого края щелевой прорези 2, Ширина фаски должна быть минимально воаможной, удовлетворяющей условиям электрической прочности. Если тело пьепоалемента вьтолнить в виде конуса, то все ультразвуковые колебания, излучаемые в объем пьезопреоб- разователя, поглоц;а(отся в конусе и не возвращаются в виде акустических помех к излучающей поверхности. Это делает преобразователь способным прозвучивать значительно большие глубины, ограниченные лишь чувствительностью приемной аппаратуры. Преобразователь работает следующим образом. Электрическое напряжение, возбуждающее преобразователь, подается на элект род 3 и находящийся в щелевой прЪрШй 2эпектроп 5, Между этими электррдами 3и 5 возникйет электрическое поле, при чем наибольшая nanipjnKeHHdcTberciполучается вблизи шели, то есть там, где расстояние между электродами минимальн Известно, что продольные ультразвуковые колебания в пьезрэлементах возникают там, Где существует градиент поляризации пьезоэлемента или напряженности электрического поля, в частности, на поверхностях, где находятся электроды. Таким образом, в предлагаемом пьезопреобразователе ультразвуковые колебания излучаются узкой кольцевой частью поверхности основания пьезоэлемента, поэтому при такой форме излучателя ультразвуковые волны на некотором расстоянНИИ от последнегр собираются в слаборасходящийся пучок диаметром, в несколько раз меньшим диаметра излучающей поверхности. Направление максимального излучения совпадает с нормалью, проходящей через центр излучающего кольца, В режиме приема электрические сигналы снимаются с кругового электрода и с электрода, находящегося в шелевой прорези 2. Приемником ультразвуковых вопи являются в этом случае поверхность с круговым электродом, поэтому диаграммы направленности пьезопреобразователя в режимах приема и излучения совпадают, что обеспечивает повышение его фронтальной разрешающей способности. Формула изобретения Широкополосный раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий цилиндрический пьезоэлемент с системой рабочих электродов, между., которыми выполнена щелевая прорезь, отличающийся тем, что, с целью повышения фронтальной разрешающей способности, щелевая прорезь в . пьезоэлементе выполнена кольцевой формы с фасками у основания пьезоэлемента и соосной с ним, а система рабочих электродов нанесена на основание пьезоэлемента и на внутренние цилиндрические поверхности коль1аевой щелевой прорези.