Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн Советский патент 1981 года по МПК B06B1/06 G01N29/04 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СДВИГОВЫХ ВОЛН

;.. I Изобретение.относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано для контроля материалов и изделий, в том числе.и биологических объектов. Известен ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн, содержащий пьезоэлемент- с. электродами и волновод с вырезом, образуклцим прямой двухгранный угол для размещения пьезоэлемента,один из электродов ко торого имеет акустический контакт с гранью этого угла и образует угол 45 с плоскостью волновода L1J . Недостатком этого преобразовател являете низкая точность измерений малая интенсивность сдвиговых 6олн, обусловленная наличиемпродольных волн. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ультразвуковой преобразователь сдви говых волн, содержащий жидкостную, призму, контактирующий с ней пьезоэлемент, твердотелую призму, предна наченную для контакта с исследуемой . средой Г2j; . Недостатком известного преобразователя является низкая чувствительность контроля. . V . Цель изобретения - повыщение чувствительности. Эта цель достигается тем, что острый угол et жидкостной призмы выбран из условия г - скорость продольных волн в жидкостной при:зме;, С-р. - скорость сдвиговых волн в твердотелой призме, твердотелая призма выполнена прямоугольной с равными сторонами, а материал ее и жидкостной призмы выбран из условия

-1-1

а m v::

Рт

а/

(

1 -::

UJ

где А - плотность жидкости призмы;

fi - плотность материала твердотелой призмы,

На чертеже представлена схема ультразвукового преобразователя.

Преобразователь содержит пьезрэлемент 1 продольных волн, жидкостную призму 2, твердотелую призму 3, корпус 4, обеспечивающий герметичность жидкостной призмы 2.

Преобразователь работает следующим образом.

Пьезоэлемент 1 излучает -продоль. ные а кустические волны 6 в жидкостную призму 2, которые распространяются со скоростью С . Прошедшие через границу раздела между призмами 2 и 3 продольные волны 6 преломляются в твердотелой призме 3 под углом 5 45 и полностью трансформируются в сдвиговые волны 7, распространяющие ся. в твердотелой йрйзме 3 со скоростью С т-. . При этом преломленных продольных волн в призме 3 не .существует, так как при |Ь 45 ° коэффициент прозрачност продольных волн равен нулю. Кроме того, при выполнении условий

KM

i Ста.

UrJ

не существует также отраженных от границы раздела между призмами 2 и 3 продольных волн, так как коэффициент отражения.продольных волн в том случае равен нулю.

Поэтому в призме 3 распространяются только сдвиговые волны 7, которые, если пренебречь потерями в материалах призм, получают всю энергию

762014

продольных волн 6,излучае(Ых пьезопреобразователем 1.

Таким образом, при хорошем акустическом контакте предлагаемого дат5 чика сдвиговых волн с контролируемой средой 5 в ней возбуждаются мощные сдвиговые волны 8, .так как в этом случае вся энергия, излучаемая пьезопреобразователем 1, переходит в 10 среду 5.. .

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь

сдвиговых волн.,., содержащий жидкостную призму, контактирующий с ней пьезозлемент., твердотелую призму, предназначенную для контакта с исследуемой

средой, отличающийся

тем, что, с целью повышения чувствительности, острый угол , с жидкостной призмы выбран из условия

.c5.-n ,

где Ci - скорость продольных волн

. в жидкостной призме; Су. - скорость -сдвиговых волн в

твердотелой призме, твердотелая призма выполнена прямоугольной с равными сторонами, а материал ее и жидкостной призмы выб-, ран изусловия

(

VFa J

fe)

где /) - плотность жидкостной призмы;

Р, плотность материала твердотелой призмы. Источники информации, принятые во внимание при зкспертизе

18-20 июня 1969, с. 60-61 (прототип).

/

8