Ультразвуковой концентратор Советский патент 1982 года по МПК B06B1/06 G01N29/04 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КОНЦЕНТРАТОР

Изобретение относится к технике ультразвуковых неразрушающих испытаний и может быть использовано в медицинской диагностике и физиотерапии.

Известен ультразвуковой концентратор, содержащий корпус с полостью, заполненной средой, представляющий собой парабалоид вращения со сквозными отверстиями в верщине полости 1.

Недостаток такого концентратора заключается в том, что трудно поддерживать постоянный зазор между контролируемым изделием и выходным отверстием концентратора. Кроме того, такой концентратор нельзя применять для контроля изделий, не допускающих смачивания поверхностей контактными плоскостями.

Наиболее близким к предлагаемому концентратору является ультразвуковой концентратор, содержащий полый корпус, помещенный в него звукопровод и согласующую среду 2. Звукопровод выполнен из материала, акустически согласованного со средой, корпус - из материала с более высоким относительно среды акустическим сопротивлением, а форма кривой задана уравнением

1Х- 4(

ЧХ

,

4D +

-+f

где D - диаметр отверстия для установки пьезоэлемента, равный его диаметру;

X, Y - координаты кривой в прямоугольной системе координат с

10 началом в верщине полости корпуса.

Недостатком этого концентратора является сложность технологии изготовления, обусловленная формой профиля по15лости корпуса.

Целью изобретения является упрощение технологии изготовления концентратора.

Поставленная цель достигается тем,

20 что в ультразвуковом концентраторе, содержащем полый корпус, помещенный в него звукопровод и согласующую среду, звукопровод выполнен в виде полого кону25са, угол в основании которого выбран достаточным для возбуждения поверхностной волны в материале звукопровода, толщина его стенки не меньще двух длин волн ультразвука, а согласующая среда поме30щена в полость конуса звукопровода.

Вершина конуса звукопровода может быть выполнена в виде съемного наконечника из металла, стойкого по отношению к влаге и агрессивным жидкостям.

На фиг. I изображен ультразвуковой кон ;ентратор, разрез; на фиг. 2 - съемный наконечник звукопровода.

Ультразвуковой концентратор содержит корпус 1, звукопровод 2 и согласуюшую среду 3. Звукопровод 2 выполнен в виде полого тонкостенного конуса и помещен в полость корпуса I, при этом вершина конуса выступает из отверстия в вершине полости этого корпуса и является зоной концентрации ультразвуковых волн. Выступающая часть звукопровода 2 может быть выполнена в виде съемного наконечника 4 из материала, стойкого по отношению к влаге и агрессивным жидкостям.

Ультразвуковой концентратор работает следующим образом.

Пьезоэлемент излучает в среду 3 продольные ультразвуковые волны, которые, достигнув поверхности звукопровода 2, преобразуются в поверхностные волны. Далее они распространяются по внутренней поверхности звукопровода 2 и достигают максимальной концентрации в вершине конуса. Угол 9, под которым продольная волна падает на поверхность раздела среды 3 и звукопровода 2, соответствует углу в основании конуса звукопровода и определяется соответствующими длинами волн или скоростями продольной волны в среде 3 и поверхностной волны в звукопроводе 2. Он оказывается максимальным, когда

.

$т - ,

АИщ

где Яш - длина волны в согласующей

среде 3;

А, - длина волны в звукопроводе 2;

гш и V - скорости БОЛИ соответственно в среде 3 и в звукопроводе 2.

Угол 6 не зависит от частоты и определяется материалом, из которого изготовлены элементы концентратора. Очевидно, что толщина звукопровода 2 не меньше двух длин волн ультразвука достаточна для распространения поверхностной волны в нем, а передача энергии поверхностных волн в корпусе концентратора будет незначительной.

Простая геометрия концентратора, достигаемая подбором соответствующих материалов корпуса звукопровода и согласующей среды, позволит упростить технологию изготовления ультразвукового концентратора и использовать его в жидких агрессивных средах.

Формула изобретения

I. Ультразвуковой концентратор, содержащий полый корпус, помещенный в него

звукопровод и согласующую среду, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии изготовления, звукопровод выполнен в виде полого конуса, угол в основании которого выбран достаточным для

возбуждения поверхностной волны в материале звукопровода, толщина его стенки не меньше двух длин волн ультразвука, а согласующая среда помещена в полость конуса звукопровода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

I. Авторское свидетельство СССР № 301185, кл. В 06 В 3/00, 1975.

ФагЛ