Ультразвуковой преобразователь Советский патент 1984 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к неразрушаю1цим методам контроля качества изделий и может быть использовано для контроля прочности клеевых соединений. Наиболее близким по технической сущности является ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус, размещенные в нем аксиально поляризованную цилиндрическую пластину и протекторClJ. Недостатком устройства явялется то, что не обоснован выбор размеров пьезопластины и не учитывается толщина протектора. Целью изобретения является повыше ние достоверности контроля. Эта цель достигается за счет того что отношение толщины пьезопластины к ее диаметру находится в интервале 0,4-0,65, а толщина протектора соответствует 0,01 длины продольной ульт pasByKOBolK волны в нем. На фиг. 1 изображен ультразвуковой преобразователь, общий вид. Он содержит корпус 1, размещенные в нем пьезопластину 2 с посеребренными торцовыми поверхностями и протектор 3, верхняя поверхность которого также посеребрена. Протектор приклеивается по контуру к корпусу и токопроводящим клеем к пьезоплас.тине 2, Цилиндрическая и верхняя тор цовая поверхность пьезопластины 2 свободна, что повышает ее добротность,а электрический контакт с про-водниками 4 осуществлен точечной пай кой . На фиг. 2 изображен график, с помощью которого выбирается оптимальное отношение толщины пьезопластины к ее диаметру. На оси абсцисс откладывается отношение суммарной толщины пьезоплас тины И 5 протектора Ь и контролируемого и:зделия (слоя) Ч к диаметру / N- -1i4-e пьезопластины , а на оси ординат - отногаение основной резонансной частоты F радиальных колебаний пьезопластины с протектором, нагруженной изделием, к основной резонансной частоте радиальных колебаний пьезопластины f, толщиной которой можно пренебречь (1). Сплошные линии 5 и 6 отражают связь между отношением толщины пьезопластины Н к ее диаметру В отношением основ ной резонансной частоты радиальных колебаний пьезопластин 1 толщиной Н при отсутствии протектора и изделия (Ъ 2 0) к основной резонансной частоте радиальных колебаний пьезопластины f, толщиной которой можно пренебречь (-). Кривая 5 построена для керамики, типа титаната бария, а кривая 6 - для керамики типа ЦТС. Штриховые линии Ъ отражают связь между отношением суммарной толщины пьезопластины Н и контролируемого изделия 6 к диаметру пьезопластины 1) (§-) и (j) при различных фиксированных значениях отношения |:0,3; О, 5; 0,6; О,8 и при переменной толщине изделия С. При этом штриховые линии Ь, расположенные над хшнией 5, относятся к системе пьезопластика - изделие из алюминия, а штриховые линии, расположенные, под линией 5, - к системе пьезопластика - изделие из стали. В зависимости от выбранного отношения J пьезопластины и материала изделия эти линии имеют различные наклон и длину. При этом наклон линий характеризует разрешающую способность преобразователя (максимальный наклон линии соответствует максимальной разрешающей способности). Длина линии характеризует диапазон толщин изделий, охватываемый преобразователем с определенньм значекием отношения . На этот диапазон оказывает влияние диаграмма направленности преобразователя. Значение отношения пьезопластины. соответствующее максимальным крутизне и длине штриховой линии, является оптимальным. Для пьезокерш« ики типа титаната бария оптимальное отношение - выбирается в точке А на начале прямолинейного участка после перегиба линии 5, что соответствует значению ,65, а типа ЦТС - в И точке Б, что соответствует - - 0,4 Протектор является одновременно элементом крепления пьезопластины к корпусу и защищает ее от истирания. Толщина протектора ограничивается по минимуму над,ежность о крелления пьезопластины к корпусу, а по макс1иму

iiy - минимальным дииапазоном толщин контролируемых изделий.

Исходя из этих соображений, толщина протектора выбрана равной 0,0 где Л - длина продольной ультразвуковой волны в протекторе, что соответствует точке С на графике.

-.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

Iъ

Генератор ультразвуковых колебаний возбуждает в пьезопластине 2 колебания, которые распространяются через протектор 3 в контролируемое изделие. В зависимости от прочности клеевого соединения контролируемого изделия изменяется резонансная частота колебаний, которая и является критерием оценки прочных свойст клеевого соединения.

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий корпус, размещенные в нем аксиально поляризованную цилиндрическую пластину и протектор, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, отношение толщины пьезопласти- ны к ее диаметру находится в интервале 0,4-0,65, а толщина протектора соответствует 0,01 длины продольной ультразвуковой волны в нем.-?' ^У Фиг, 4Л4 \и- -се 00ю4?ik>&