Ультразвуковой преобразователь Советский патент 1981 года по МПК G01N29/04 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и может быть применено при ультразвуковой бесконтактной дефектоскопии.

Известен бесконтактный ультразвуковой преобразователь, содержащий ультразвуковой излучатель, который излучает колебания в направлении контролируемой среды, и приемник, который принимает прошедшие через среду колебания, по степени затухания этих колебаний судят о параметрах контролируемой среды

Однако этот преобразователь не позволяет контролировать крупногабаритные изделия.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус, размеиенные в нем пьезопластину, согласукл.иий четвертьволновой слой и мембрану 2j.

Применение в качестве мембраны тонкой перфорированной пластины несколько повышает эффективность ультразвукового преобразователя. Однако перфорированные пластины не позволяют полностью компенсировать снижение эффективности бесконтактных ультразвуковых преобразователей

с согласующим четвертьволновым слоем, не удовлетворяющим условие максимальной акустической прозрачности этого слоя

где Zn - удельный акустический импеданс согласующего четвертьволнового слоя; Z и Zj - удельный акустический импеданс пьезоэлемента и воздуха соответственно. . Целью изобретения является повышение эффективности.

Поставленная цель достигается тем, что согласующий четвертьволновой слой со стороны рабочей поверхности выполнен с коническими углублениями, а торцовые поверхности выступов расположены друг от друга на расстоянии, не. большем половины длины изг.ибной ультразвуковой волны в мембране на рабочей частоте, причём площадь торцовой поверхности согласующего слоя выбрана из условия

30 где S, - площадь рабочей поверх ности мембраны; удельные акустические импедансы материалов пьезоэлемента, согласующего слоя и га зовой среды соответственно. На чертеже изображен предлагаемы ультразвуковой преобразователь, раз рез. Преобразователь состоит из пьезоэлемента 1, четвертьволнового согласующего слоя 2, корпус 3 и мем браны 4. . Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом. При изу чении ультразвуковых колебаний бес контактньм преобразователем выступы в согласующем слое 2 выполняют роль элементарных трансформаторов амплитуды ультразвуковых колебаний При этом амплитуда колебаний рабоч поверхности выступов согдтлсующего слоя 2 становится в ( раз боль ше амплитуды колебаний рабочей поверхности согласующего слоя, имевшей, место до нанесения в нем углуб лений. Колебания рабочей поверхнос -выступов согласующего слоя передаются мембране 4, которая начинает колебатьсл синфазно всеми своими точками при условии, что торцовые .поверхности выступов расположены друг от друга на расстоянии, не бо ше половины длины изгибноП ультразвуковой волны в мембране на рабоч частоте. Это приводит к тому, что амплитуда ультразвуковых колебаний в газовой среде увеличится по сравнению с известным преобразователем с согласующим слоем. Предлагаемый преобразователь может работать и в режиме приема. При этом амплитуда принимаемого си нала тоже возрастет в раз по сравнению с известньв преобразователем с согласующим слоем. Предлагаемый ультразвуковой преобразователь позволяет повысить эффективность контроля крупногабаритных изделий, особенно из полимерных материалов. Формула изобретения Ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус, размещенные в нем пьезопластину, согласующий четвертьволновой слой и мембрану, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, согласующий четвертьволновой слой со стороны рабочей поверхности выполнен с коническими углублениями, а торцовые поверхности выступов расположрны друг от друга на расстоянии , не большем половины длины изгибной ультразвуковой волны в мембране на рабочей частоте, причем площадь торцовой поверхности согласующего слоя выбрана из условия площадь рабочей поверхности мембраны; удельные акустические импедансы материалов пьезоэлемента, согласующего слдя и газовой струи соответственно. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 597962, кл. G 01 N 29/04, 1978. 2,Доклады VIII Всесоюзной конференции по неразрушающим физическим методам и средствам контроля, 7-10 июня 1977, с. 444-447 (прототип).