Ультразвуковой преобразователь для контроля материалов Советский патент 1982 года по МПК B06B1/06 G01N29/00 

(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ МАТЕРИАЛОВ

1

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для контроля материалов.

Известен ультразвуковой преобразователь контроля материалов, выполненный в виде прямоугольной призмы из пьезоматериала с нанесенными на нее электродами 1.

Недостатком известного преобразователя является невозможность полного демпфирования колебаний преобразователя с нерабочей его стороны, что значительно понижает его помехоустойчивость.

Цель изобретения - повышение помехоустойчивости.

Эта цель достигается тем, что в ультразвуковом преобразователе для контроля материалов, выполненном в виде прямоугольной призмы из пьезоматериала с нанесенными на нее электродами, призма вырезана из монокристалла гексагонального иодата лития перпендикулярно его оптической оси (Cg), а толщина призмы вдоль этой оси выбрана

не менее,-, . „„

.. kVT 22,

14Zi Z

где к h - заданный уровень подавления сигнала помехи, дБ;

1 - длительность прямоугольного

импульса возбуждения мкс; Zi, Z2 - волновые сопротивления материалов призмы и контролируемого соответственно.

Преобразователь работает следующим образом.Размещают преобразователь на поверхности материала, к электродам прикладывают электрический импульс и призма из пъезоматериала (UJOj) излучает импульсы упругих продольных волн в исследуемый материал и внутрь самой призмы.

Однако известно, что в монокристалле гексагонального иодата лития (о1-ШОз) продольные упругие волны, распространяющиеся вдоль оптической оси, ультразвуковых частот ( Гц) испытывают сильное акустоэлектрическое поглощение в зависимости от частоты и температуры. При комнатной температуре величины коэффициента поглощения колеблются от 20 до 100 дБ/см. в зависимости от частоты упругой волны. Таким образом, сигналы помехи сильно ослабляются во время прохождения через призму из-за различия в путях прохождения колебаний внутри ее и ориентации осей пьезоматериала. Учитывая затем обычное соотношение для коэффициента црозрачности двух сред с различными акустическими волновыми сопротивлениями Z и 2; нетрудно получить соотношение в виде d . Zj. ИZitZj При таком соотношении толшина призмы по оси Cg оптимальна. В случае применения (1) для радиоимпульса с частотой заполнения fo надо вместо VF подставить . Предлагаемый преобразователь обладает нерезонансными (апериодическими) Свойствами без специальных дополнительных демпферов, что позволяет реализовать значительно большую по сравнению с известными помехоустойчивость, степень которой регулируется выбором толшины датчика. Таким образом, значительно повышается помехоустойчивость при общем упрош,ении конструкции преобразователя и простоте при изготовлении. В результате могут быть значительно расширены возможности дефектоскопии, толщинометрии, звуковой эмиссии и других методов, при которых используются пьезоэлектрические датчики. Формула изобретеня Ультразвуковой преобразователь для контроля материалов, выполненный в виде прямоугольной призмы из пьезоматериала с нанесенными на нее электродами, отличающийся тем, что, с целью повышения помехоустойчивости, призма вырезана из монокристалла гексагонального иодата лития перпендикулярно его оптической оси (С|), а толшина призмы вдоль этой оси выбрана не менее Н kVT 2ZL - 14 где k - заданный уровень подавления сигнала помехи, дБ; L - длительность прямоугольного импульса, возбуждения, мкс; Z,, Z2 - волновые сопротивления материалов призмы и контролируемого соответственно. Источники информации, принятьге во внимание при экспертизе 1. Бергман Л. Ультразвук и его применене в науке и технике. М., Иностранная литература, 1956 с. 64 (прототип).