SU1226295A1 - Ультразвуковой кат щийс преобразователь - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к акустическим неразрушающим методам контрол  и может быть использовано, в частности , при контроле качества полимерных композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухани  с использованием частотно- модулированных сигналов. Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей. При попадании в преобразователь акустического импульса последний возбуждает резонансные колебани  в цилиндрических резонаторах , на их свободных торцах выполнены концентрические кольцевые ступенчатые проточки различных диаметров, передающиес  на дисковый пьезоэле- мент, установленный между торцами цилиндрических резонаторов. Образованна  при помощи резонаторов пшроко- полосна  амплитудно-частотна  характеристика преобразовател  с полосой пропускани  более 0,5 позвол ет его эффективно использовать при дефек- , тоскопии с применением частотно-модулированных сигналов. 2 ил. i (Л

Description

1

Изобретение относитс  к акустическим неразрушающим методам контрол  и может быть использовано при контроле различных материалов, в частности полимерных композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухани  с использованием частотно-модулированных сигналов.

Цель изобретени  - расширение функциональных возможностей, благодар  обеспечению возможности работы с частотно-модулированными сигнапа- ми, за счет расширени  полосы пропускани  преобразовател .

На фиг. 1 схематично изображен ультразвуковой кат щийс  преобразователь , сечение в плоскости, проход щей через его ось качени ; на фиг.2- амплитудно-частотна  характеристика ультразвукового кат щегос  преобразовател  .

Предлагаемый преобразователь содержит выполненный в виде диска пье- зоэлемент 1 и два резонатора 2, выполненные в врще цилиндров. Кроме то того, ультразвуковой кат щийс  преобразователь содержит расположенный на пьезоэлементе I и внешней цилиндрической поверхности резонаторов 2 эластичный протектор 3 и токосъемник 4, электрически св занный с пье- зоэлементом . Дисковый пьезоэлемент

1установлен между торцами цилиндров резонаторов 2 соосно им. На свободных торцах цилиндров резонаторов

2выполнены концентрические кольцевые ступенчатые проточки 5 различных диаметров. Оси проточек 5 совпадают с ос ми цилиндров резонаторов 2

В качестве пьезоэлемента 1 используетс , например, поливинилиден- фторидна  пьезопленка толщиной 30 мкм В качестве материала резонаторов 2 используютс , например, органическое стекло, акустический импеданс которого близок к акустическому импедансу пьезополимерной пленки. Использование дл  резонаторов 2 материалов ,с малой скоростью распространени  ультразвуковых колебаний позвол ет уменьшить размеры ультразвукового кат щегос  преобразовател . В качестве материала эластичного звукопрозрачного протектора 3 используетс , например, полиэфируре- тан с твердостью по Шору в пределах 15-25 ед. Концентрические кольцевые ступенчатые проточки 5 на свободных

26295

торцах цилиндров резонаторов 2 выполн ютс , например, таким образом, чтобы высота резонаторов 2, т.е. рассто ние между торцом цилиндричес5 кого резонатора 2,контактирующим с пьезоэлементом 1, и свободным его торцем, ступенчато уменьшалась от наружной поверхности к центру.

Выбор количества проточек 5 про0 изводитс  из услови  обеспечени  Требуемой амплитудно-частотной характеристики преобразовател . Так при общей высоте цилиндрических резонаторов 2 L( и выполнении двух

15 проточек 5, образующих ступенчатое уменьшение высоты цилиндрических резонаторов 2 до размеров L и L, они обладают собственными частотами f , f 2 и f2 5 определ емыми из выра20 жений

2

4L,

и f

4L,

где С

скорость распространени  ультразвуковых колебаний в материале резонаторов 2. Индивидуальные амплитудно-частотные характеристики каждой ступени резонаторов 2 (фиг. 2, сплошные линии ), складыва сь друг с другом, образуют суммарную широкополосную амплитудно-частотную харакч еристику преобразовател  (фиг. 2, пункт ир) .

Ультразвуковой кат щийс  преобразователь работает следующим образом.

Преобразователь устанавливаетс  на поверхность контролируемого издели  6. Сканирование издели  6 осуществл етс  качением преобразовател  по его поверхности. При распространении в контролируемом изделии акустического импульса последний через протектор 3 падает на наружную цилиндрическую поверхность резонаторов 2 и, проход  через них, возбуждает резонансные колебани  в плоскости , перпендикул рной оси распространени . Кажда  ступень резонаторов 2 возбуждаетс  на собственной частоте и передает колебани  на пьезоэлемент I. Последний преобразует колебани  в электрический сигнал, который через токосъемник 4 поступает в дефектоскоп (не показан). Ра- бота ультразвукового кат щегос  преобразовател  в режиме излучени  осуществл етс  аналогичным образом по закону обратимости.

Использование частотно-модулированных сигналов при дефектоскопии полимерных и композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухани  S ультразвуковых колебаний (,1 нп/м) эффективно при исполь.зовании преобразователей с полосой пропускани  более 0,5.

Ультразвуковой кат щийс  преобразователь позволит расширить полосу пропускани  до требуемых пределов . При использовании предлагаемых материалов, диаметре резонаторов 30 мм и их высотах мм, мм и ,5 мм собственные частоты резонаторов равны f, 50 кГц, 75 кГц и кГц, а полоса пропускани  преобразовател  равна 0,7. Нижний предел полосы пропускани  ограничен общей высотой цилиндрических резонаторов , а верхний предел практичес26295

ки ограничиваетс  только толщиной пьезоэлемента.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   5

   Ультразвуковой кат щийс  преобразователь , содеожащий пьезоэлемент, расположенный на нем эластичный протектор и токосъемник, о т л и ч а10 ю щ и и с   тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей, он снабжен двум  резонаторами, выполненными в виде цилиндров, пьезоэлемент выполнен в виде диска и ус15 тановлен между торцами цилиндров со- осно с ними, на свободных торцах цилиндров выполнены концентрические кольцевые ступенчатые проточки различных диаметров, а протектор распо20 ложен на внешней цилиндрической поверхности резонаторов.

   Составитель С.Волков Редактор И.Дербак Техред И.Попович

   Заказ 2122/40 Тираж 778Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. А/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

   Корректор О.Лугова