Пьезоэлектрический преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01N29/04 

На фиг. 1 приведена схема преобразователя, вид в плане; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг.хЗ - то же, вид сбоку.

Преобразователь содержит пьезоэлектрические пластины 1, треугольные призмы 2, контактную насадку 3, демпферы 4 и 5 треугольных призм 2.

Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом. Электрический импульс подается на электроды пьезопластин 1, спектр электрического импульса выбирается таким, чтобы в нем частотные составляющие, равные частотам первой и второй мод колебаний, имели малые амплитуды. Размеры пьезопластин в плане выбирают такими, чтобы частоты первой и второй продольных мод колебаний имели кратные значения, что достигается при соотношении сторон пластины, равном 0,5. Пьезопластины 1 установлены перпендикулярно к одному из катетов набора треугольных призм 2, расположенных в параллельных плоскостях с зазором и изготовленных из оргстекла. Пьезопластины 1 установлены так, что прямые, проведенные в треугольных призмах от точек контакта пьезопластины с каждой треугольной призмой к середине прямоугольной контактной насадки 3, составляют углы, близкие к 45°.

При указанном способе возбуждения в каждую треугольную призму 2 излучается упругий импульс пьезопластинами 1 длительностью в один период частоты первой моды продольных колебаний пьезопластин 1. Каждая треугольная призма 2 имеет демпфированные с помощью демпферов 4 и 5 гипотенузу и катет. Демпфирование гипотенузы призм 2 осуществляют с целью сохранения свойств упругого полупространства в каждой треугольной призме. Демпфирование катетов треугольных призм 2 осуществляют с целью подавления поверхностной волны, распространяющейся в каждой призме по пути (ас) (см. фиг. 1).

Упругий импульс продольной волны трансформируется в треугольных призмах в импульс продольной и поперечной волн, распространяющихся по направлению (ас). Толщину треугольных призм выбирают из условия отсутствия дисперсии продольной и поперечной волн. Она должна быть, по крайней мере, в 10 раз меньше длины волны продольных колебаний пьезопластины.

В точке с (см. фиг. 1) в каждой призме будет формироваться два импульса, разделенных во времени, один из которых - импульс продольной волны, другой - импульс

поперечной волны. Разделение во времени обусловлено прежде всего малой длительностью обоих импульсов, а также различной скоростью распространения продольных и поперечных волн. Для перехода импульсов продольных и поперечных волн из призм 2 в контролируемое изделие треугольные призмы снабжены общей прямоугольной контактной насадкой 3, изготовленной из оргстекла. Толщина насадки выбирается из

условия прозрачности для поперечных волн, а длина такой, чтобы обеспечивался контакт.

Формула изобретения

1.Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий набор прямоугольных пьезопластин, размещенных на равном расстоянии друг от друга на линейной базе и имеющих отношение сторон в плане 0,5, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, линейная база выполнена в виде набора прямоугольных треугольных призм, отделенных друг от

друга демпфирующими прослойками, пьезопластины размещены перпендикулярно к одному из катетов призм, а пьезоэлектрический преобразователь снабжен прямоугольной контактной насадкой, установленной на втором катете призм.

2.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что соотношение толщины калсдой призмы и длины волны продольных колебаний пьезопластины составляет не менее 1,10.

3.Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, контактная насадка установлена так, что ее центр размещен на

катете призм на расстоянии, равном величине катета, на котором установлена пьезопластина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 548096, кл. G OIN 29/04, 1977.

2. Известия АН СССР. Серия геофизическая, 1961, № 2, с. 205-214 (прототип).