SU1019322A1 - Ультразвуковой пьезопреобразователь - Google Patents

Abstract

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ , содержащий корпус и размещенные в нем излучающий и приемный пьезоэлементы, электроакустический экран, расположенный между пьезоэлементами , призму, на которой установлен приемный пьезоэлемент, протектор, прикрепленный к нижним гран м пьезоэлементов, отличающийс  тем, что, с целью уменьшени  мертвой зоны и повышени  чувствительности , излучающий пьезоэлемент в лполнен в виде пр моугольного параллелепипеда, пол ризованного по высоте, и двух электродов , один из которых расположен на верхней грани параллелепипеда, а другой - на боковой грани, обращенной к электроакустическому экрану. о S (Л со со ю ю

Description

Изобретение относитс  к неразрушающему контролю и может быть использовано в ультразвуковой контрольно-измерительной аппаратуре, например в, безэталонных толщиномерах и дефектоскопах с безэталонными глубиномерными устройствами.

Известен раздельно-совмещенный поверхностно-возбуждаемый толстый пьезопреобразователь , содержащий цилиндрический пьезоэлемент и три электрода, нанесенные на одно из его оснований 1.

Однако из-за наличи  щели, раздел ющей электроды, исключена возможность возбуждени  сигналов продольных подповерхностных волн и, соответственно, такой пьезопреобразователь нельз  использовать в безэталонных толщиномерах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  ультразвуковой пьезопреобразователь , содержащий корпус и размещенные в нем излучающий и приемный пьезоэлементы, электроакустический экран, расположенный между пьезоэлементами, призму, на которой установлен приемный пьезоэлемент, и протектор, прикрепленный к нижним гран м пьезоэлементов 2.

Недостатками такого пьезопреобразовател   вл ютс  больша  мертва  зона и мала  разрешающа  способность по глубине, так как он не может излучать и принимать короткие ультразвуковые импульсы в силу резонансных свойств обоих пьезоэлементов. Кроме того, такой пьезопреобразователь при использовании, например, в безэталонных толщиномерах, обладает малой чувствительностью , так как формируемый им импульс подповерхностных продольных волн имеет малую амплитуду.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение мертвой зоны и повыщение чувствительности .

Эта цель достигаетс  тем, что в ультразвуковом преобразователе, содержащем корпус и размещенные в нем излучающий и приемный пьезоэлементы, электроакустический экран, расположенный между пьезоэлементами , призму, на которой установлен приемный пьезоэлемент, протектор, прикрепленный к нижним гран м пьезоэлементов , излучающий пьезоэлемент выполнен в виде пр моугольного параллелепипеда, пол ризованного по высоте, и двух электродов , один из которых расположен на верхней грани параллелепипеда, а другой - на боковой грани, обращенной к электроакустическому экрану.

На чертеже изображена конструкци  ультразвуковогопьезопреобразовател .

Пьезопреобразователь содержит излучающий пьезоэлемент 1 в виде пр моугольного параллелепипеда, на верхней грани которого расположен электрод 2, а на боковой - электрод 3, и приемный пьезоэлемент 4, установленный на призме 5. ПьезоэЛементь1 1 и 4 контактируют с исследуемым объектом 6 через слой 7 контактной смазки и протектор 8. Электроакустический экран 9 раздел ет пьезоэлементы 1 и 4 дл  исключени  акустических и электрических наводок,а также протектор 8 на две части, чтобы исключить распространение по протектору подповерхностных продольных волн. Призма 5 имеет угол, равный первому критическому дл  материала исследуемого объекта , с целью повышени  амплитуды сигнала подповерхностных продольных волн.

Устройство работает следующим образом .

Короткий возбуждающий электрический импульс подаетс  на электроды 2 и 3 пьезоГэлемента 1. В результате пьезоэлемент 1 излучает в исследуемый объект 6 через слой 7 контактной смазки и протектор 8 два коротких и мощных ультразвуковых импульса - импульс объемных продольных волн и импульс подповерхностных продольных волн. Излучаемые импульсы такие же короткие, как и возбуждающий электрический импульс, поскольку электромеханическое преобразование в пьезоэлементе 1 происходит только в узкой области около электрода 2. Это св зано с тем, что именно в этой области напр женность возбуждающего электрического пол  максимальна и совпадает по направлению с пол ризацией . Импульс подповерхностных волн имеет большую амплитуду из-за того, что максимальна  интенсивность ультразвукового давлени  в пьезоэлементе 1 достигаетс  в области, прилегающей к электроду 3. т. е. как раз с той стороны, куда должны излучатьс  подповерхностные волны. Возникновение зоны с максимальной интенсивностью около электрода 3 св зано с тем, что здесь наибольша  напр женность возбуждающего электрического пол  из-за минимального рассто ни  между электродами 2 и 3.

Излученный импульс подповерхностных продольных волн распростран етс  вдоль поверхности издели  6, а затем через слой 7 смазки, протектор 8 и призму 5 попадает на приемный пьезоэлемент 4. Поскольку врем  распространени  этого импульса зависит только от физических свойств исследуемого издели , его используют при контроле в качестве эталонного. Затем на пьезоэлемент 4 приходит импульс объемных продольных волн после прохождени  объекта 6 и отражени  либо от его основани , либо от дефекта. Сравнение времени распространени  продольных объемных и подповерхностных волн позвол ет определ ть толщину издели .

Таким образом, применение ультразвукового преобразовател  позвол ет безэталонно определ ть толщину издели  и глубину залегани  дефектов из-за возбуждени  мощной подповерхностной ультра310193224

звуковой волны, а также расширить областьс  пространственное разрешение по глубиего использовани , поскольку уменьшаетс  не из-за излучени  коротких ультразвукомертва  зона преобразовател  и улучшает-вых импульсов.

Claims (1)

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий корпус и размещенные в нем излучающий и приемный пьезоэлементы, электроакустический экран, расположенный между пьезоэлементами, призму, на которой установлен приемный пьезоэлемент, протектор, прикрепленный к нижним граням пьезоэлементов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения мертвой зоны и повышения чувствительности, излучающий пьезоэлемент выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, поляризованного по высоте, и двух электродов, один из которых расположен на верхней грани параллелепипеда, а другой — на боковой грани, обращенной к электроакустическому экрану.