Устройство для неразрушающегоКОНТРОля КАчЕСТВА пьЕзОэлЕМЕНТОВ Советский патент 1981 года по МПК H04R29/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ

1

Изобретение относится к пьезотехаике и может быть использовано при испытании изделий из пьезоэлементов для контроля их качества и сортировки .

Известно устройство, содержащее генератор синусоидальных колебаний, электронный частотомер, два ламповьах вольтметра, пассивный четырехполюсник, фазометр и мост для измерения емкости. Устройство позволяет измерять коэффициент электромеханической связи и механическую добротность пьезоэлементов, затем расчетным путем определяют показатель качества пьезоэлемента М, который является основным параметром пьезоэлеменхов и определяется;как М k Q, где. k коэффициент электромеханической связи, Q - механическая добротность t.

Известно устройство для дефектоскопии пьезоэлементов, которое содержит генератор видеоимпульсов, к выходу которого подключаются электроды образца, высокочастотный фильтр, измерительный широкополосный усилитель, ограничитель, интегратор, пассивный четырехполюсник и вольтметр.

Принцип работы указанного устрой-с ;тва заключается в возбуждении механичёских колебаний импульсным электрическим полем, выделении высокочастотной части спектра электрических эхо-сигналов, их интегрирова- НИИ и измерении постоянной составляющей тока на выходе. По величине это-: го тока судят о наличии микроскопических трещин, т..е. о дефектности и косвенно о показателе качества. По

0 .сравнению с описанными выше устройствами это устройство более технологично в условиях проведения-массового контроля пьезозлементов

Однако оно не позволяет прогнозировать величину необходимой шлплитуды электрического поля и механического напряжения, при которых должны производиться испытания, и не позволяет совместить измерения с испыта0ниями на динамическую прочность и усталость. Кроме того, в отличие от описанных устройств, это устройство не дает количественной информации о параметрах пьезоэлементов.

5

Все эти недостатки обусловлены использованием генератора видеоимпульсов для возбуждения механических колебаний пьезоэлемента. Действительно, видеоимпульс, обладая

0 сложным спектром, возбуждает не монохроматические, а более сложные колебания пьезоэлемента, что делает практически невоэможньш однозначную количественную интерпретацию результатов измерения и сопоставление их с одним определенным значением амплитуды возбуждающего сигнала.

Наиболее близким по.технической сущности к предлагаемому является устройство, реализующее способ .неразрушающего контроля пьезоэлементов, которое позволяет непосредственно измерять показатель качества м и состоит из задающего генератора синусоидальных колебаний, усилителя мощности, ключевого элемента, к выходу которого подключен пьезозлемент, устройства управления ключевым элементом и индикатора.

Принцип раб(рты этого устройства основан на возбдащении в пьезоэлементе свободных колебаний радиоимпульсов с несущей , равной частоте механического, резонанса элемента, и на измерении двух значений амплитуды электрического напряжения на обкладках пьезоэлемента, а именно соответствующих свободным и вынужденным колебаниям. Показатель качества в этом устройстве определяется через отношение этих амплитуд, измеренных по экрану .осциллографа рД.

Недостатком устройства является его неработоспособность в условиях сильных электрических полей и недостаточная точность измерений значения показателя качества.

Цель изобретения - обеспечение работоспособности устройства в сильных полях и повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задающи генератор, последовательно соединенные усилитель мощности, ключ и индикатор, введены модулятор и устройство синхронизации, один из выходов которого подключен ко второму входу модулятора, второй - к управляющему входу индикатора, а третий - к управляющему входу ключа.

На.фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 временная диаграмма его работы.

Предлагаемое устройство содержит гвнератор 1 синусоидального напряжения, устройство 2 -синхронизации, индикатор 3 напряжений, модулятор 4, мощный усилитель 5, ключ 6 и испытуемый пьезоэлемент 7.

Устройство работает следующим образом. .

Синусоидальное напряжение 8 (фиг.2) частоты возбуждения, вырабатываёмое в генераторе 1 {фиг.1), поступает на один из входов модулятора 4 и на вход устройства 2 синхронизации, в котором по нуль-переходам синусоидального напряжения формируются счетные импульсы, вырабатывающ (при заданном пересчете) импульс 9 модулирующего напряжения с заданной длительностью и скважностью. Этот импульс поступает на другой вход модулятора, в котором формируется радиоимпульс 10, начало и окончание которого на входе мощного усилителя 5 синхронизировано с работой ключа 6, управляемого импульсом 11, сформированным устройством 2 синхрониза ции. Таким образом, при размыкании ключа возбуждающее Напряжение не поступает.на вход мощного усилителя 5, следовательно, исключает вредное воздействие напряжений на его выходные цепи. Радиоимпульс 12, усиленный усилителем мощности, воздействует на испытуемый пьезоэлемент 7 и регистрируется на индикаторе 3 напряжений в виде импульса 13 возбуждения и (в момент размыкания ключа) импульса 14 отклика, по величине отношения которых и определяется число М.

М , где и 2т - амплитуда импульса отклика; U/im - амплитуда возбуждающего напряжения.

Таким образом, введение в устройство для неразрушающего контроля качества пьезоэлектрических элементов устройства синхронизации и модулятора позволило обеспечить работоспособность устройства в с.ильных полях, совместить процесс измерения и испытания на динам1-1ческую прочность пьезоэлементов и одновременно повысить точность измерения показателя качества за счет синхронизации и стабилизации момента времени начала и окончания воздействия импульса на цепи усилителя мощности с работой ключа через привязку их взаимодействия к фазе сигнала задающего генератора синусоидальных колебаний.

Формула изобретения

Устройство для неразрушающего контроля качества пьезоэлементов, содержащее задающий генератор, последовательно соединенные усилитель МОЩНОСТИ , ключ и индикатор, отличающееся тем, что, с целью обеспечения работоспособности в сильных полях и повышения точности , в него введены модулятор и устройство синхронизации, причем, выход генератора соединен с первым входом, модулятора, выход которого подключен ко входу усилителя, и со входом устройства синхронизации, первый рыход которого подключен ко второму входу модулятора, второй - к управляющему входу индикатора, а третий К управляющему входу ключа.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Яффе Б.идр. Пьезоэлектрическая керамика. М., Мир, 1974, с. 268.

кл. н 04 R 29/00, 1977 (прототип).