CS277521B6

CS277521B6 - Acoustic emission sensor

Info

Publication number: CS277521B6
Application number: CS906357A
Authority: CS
Inventors: Frantisek Ing Csc Vales; Ladislav Ing Ovsik; Miroslav Ing Koberna
Original assignee: Ustav Technol A Spolehl Stroj
Priority date: 1990-12-18
Filing date: 1990-12-18
Publication date: 1993-03-17
Also published as: CS635790A3

Abstract

Snímač se skládá z vlnovodu (1), piezoelementu (3), krytu (4) a konektoru (5). Pevné spojení piezoelementu (3) s rozšířenou kuželovou částí (2) vlnovodu (1), pokrytou plasmaticky naneseným isolačním povlakem zaručuje dlouhodobou stálost úrovně výstupního napětí snímače s časem a vysokou odolnost proti vlivům prostředí.The sensor consists of a waveguide (1), a piezoelement (3), a cover (4) and a connector (5). The solid connection of the piezoelement (3) with the widened conical part (2) of the waveguide (1), covered with a plasma-deposited insulating coating, guarantees long-term stability of the sensor output voltage level over time and high resistance to environmental influences.

Description

Vynález se týká snímače akustické emise. Vynález spadá do oboru měřicí techniky.The invention relates to an acoustic emission sensor. The invention falls within the field of measuring technology.

Doposud známé snímače akustické emise jsou konstrukčně řešeny tak, že piezoelement, tvaru kruhové destičky, opatřené na čelních plochách stříbrnými napařenými elektrodami s vývody, je přilepen ke kovové nebo izolační destičce zajišťující jeho ochranu před poškozením a styk se sledovaným povrchem. Celek je vložen do ochranného kovového pouzdra s vestavěným konektorem pro připojení signálního kabelu.Previously known acoustic emission sensors are designed in such a way that the piezoelectric element, in the shape of a circular plate, provided on the end faces with silver vapor-deposited electrodes with terminals, is glued to a metal or insulating plate ensuring its protection against damage and contact with the monitored surface. The unit is inserted into a protective metal housing with a built-in connector for connecting a signal cable.

Nevýhodou doposud známých snímačů je, že v případech kdy je z prostorových nebo teplotních příčin použit vlnovod, je nutno provést připojení -snímače k vlnovodu prostřednictvím vazebních médií a mechanického spojení pro zajištění počáteční úrovně signálu. Degradací vlastností vazebních médií a změnou mechanického přítlaku zvláště v důsledku tepelných cyklů, dochází ke snižování úrovně signálu snímače s časem. Zvýšená hmotnost konce vlnovodu způsobuje jeho přelaďování do jiné frekvenční oblasti než plyne z jeho rozměrů. V případě existence mechanických kmitů ve sledované soustavě vzniká nebezpečí rezonance soustavy vlnovod-snímač na frekvencích jiných než odpovídá vlastním frekvencím vlnovodu. Důsledkem je možné poškození spoje vlnovod-sledovaný povrch.The disadvantage of the known sensors is that in cases where a waveguide is used for spatial or thermal reasons, it is necessary to connect the sensor to the waveguide by means of coupling media and a mechanical connection to ensure the initial signal level. By degrading the properties of the coupling media and changing the mechanical pressure, especially due to thermal cycles, the signal level of the sensor decreases with time. The increased weight of the waveguide end causes it to retune to a different frequency range than its dimensions. In the case of the existence of mechanical oscillations in the monitored system, there is a danger of resonance of the waveguide-sensor system at frequencies other than the natural frequencies of the waveguide. The result is possible damage to the waveguide-monitored surface connection.

Nevýhody doposud známých snímačů odstraňuje snímač akustické emise podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že na rozšířenou kuželovou část vlnovodu je pevně připojena spodní plochou piezokeramická destička, která je chráněna krytem s vestavěným konektorem.The disadvantages of the known sensors are eliminated by the acoustic emission sensor according to the invention, the essence of which consists in that a piezoceramic plate is firmly connected to the widened conical part of the waveguide, which is protected by a cover with a built-in connector.

Výhodou snímače akustické emise podle vynálezu je, že snímač se stává integrovanou součástí vlnovodu. Řešení odstraňuje nutnost použití jak vazebního média, tak i mechanického přítlaku pro realizaci spojení vlnovod-snímač. Tím je zaručena dlouhodobá stálost úrovně signálu s časem a vysoká odolnost snímače proti vnějším vlivům. Další výhodou je možnost změnou tvaru konce vlnovodu zvyšovat úroveň elektrického signálu snímače jako důsledek změny jednoosé napjatosti vlnovodu vyvolané budicím účinkem mechanického signálu na prostorovou napjatost konce vlnovodu. Prostorová napjatost vyvolává deplanaci čelní plochy vlnovodu s pevně připojenou piezokeramickou destičkou. Důsledkem je kombinovaná deformace destičky, a tím vyšší intenzita piezoelektrického efektu.The advantage of the acoustic emission sensor according to the invention is that the sensor becomes an integrated part of the waveguide. The solution eliminates the need to use both the coupling medium and the mechanical pressure to realize the waveguide-sensor connection. This guarantees long-term stability of the signal level over time and high resistance of the sensor to external influences. Another advantage is the possibility of increasing the level of the electrical signal of the sensor by changing the shape of the waveguide end as a consequence of the change of uniaxial waveguide voltage caused by the excitation effect of the mechanical signal on the spatial tension of the waveguide end. The spatial stress causes deplanation of the front surface of the waveguide with a firmly attached piezoceramic plate. The result is a combined deformation of the plate, and thus a higher intensity of the piezoelectric effect.

Příklad provedení snímače akustické emise podle vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu, kde na obr. 1 je znázorněn snímač v částečném řezu.An exemplary embodiment of an acoustic emission sensor according to the invention is shown in the accompanying drawing, in which FIG. 1 shows the sensor in partial section.

Snímač sestává z vlnovodu 1, který má rozšířenou kuželovou část 2 pevně spojenu se spodní plochou piezoelementu 3, který je chráněn a uložen v krytu 4 s vestavěným konektorem 5. Bylo provedeno dlouhodobé cyklování v rozsahu teplot 20 až 130 C. Jako zdroj buzení byl použit standardní pen-test (Nielsen), který byl aplikován na vyleštěné plošce desky s vyhovující reprodukovatelností a byla měřena úroveň výstupního signálu snímače. Test jednoznačně prokázal vysokou dlouhodobou stálost výstupní úrovně signálu u nového provedení snímače.The sensor consists of a waveguide 1, which has an enlarged conical part 2 firmly connected to the bottom surface of the piezo element 3, which is protected and housed in a housing 4 with a built-in connector 5. Long-term cycling was performed in the temperature range 20 to 130 ° C. a standard pen-test (Nielsen), which was applied to a polished plate surface with satisfactory reproducibility and the level of the sensor output signal was measured. The test clearly demonstrated the high long-term stability of the signal output level in the new version of the sensor.

Claims

Acoustic emission sensor consisting of a waveguide, a piezo element and a housing, characterized in that the waveguide (1) is firmly connected to the bottom surface of the piezo element (3) by an extended conical part (2) of the waveguide, which is housed in a housing (4) with a built-in connector ( 5).