Ультразвуковой широкополосный преобразователь для контроля физико-механических характеристик

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„,SU„„132 1

ЗСЮ С 01 N 29 04 у ф,, 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ юг. 1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ н Авто скамм свидяткльствм (21) 3630116/25-28

1 (22) 10. 06. 83 (46) 07. 12. 84. Бюл. N - 45 (72) А. С. Кацанов, А. Г. Иитин и В.Н. Хмелев (53) 620. 179. 16(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 819985, кл. G 01 N 29/04, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

У 938141, кл. G 01 N 29/04, 1982. (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ШИРОКОПОЛОСНЪ|Й ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ФИЗИКО-ME ХАНИЧЕС КИХ ХАРАКТЕРИСТИК, содержащий пьезопластину со ступенчато изменяющимся в соответствии с заданными акустическими параметрами преобразователя геометрическим размером, отличающийся тем, что, с целью повьппения качестве контроля за счет создания общей для всех частот преобразователя зоны излучения и приема ультразвуковых колебаний, пьезопластина выполнена осесимметричной со ступенчато-перемен.ным диаметром.

1128165

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть испо. ьзовано для дефектоскопии и контроля физико-механических характеристик материалов. 5

Известен ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус и размещенную в нем пьезопластину переменной толщины с нанесенными на нее электродами. Однак из торцовых поверх-1О ностей пьезопластины выполнена с переменным радиусом кривизны таким образом, что расстояние медлу торцовыми поверхностями по направлению от края к центру уменьшается по линейному 15 закону (1g.

Данный ультразвуковой преобразователь не имеет плоского участка амплитудно-частотной характеристики.

Известен ультразвуковой широкопо- 20 лосный преобразователь для контроля физико-механических характеристик, содержащий пьезопластину со ступенчато изменяющимся в соответствии с заданными параметрами преобразователя25 геометрическим pasMepoM 1 21

Недостатком известного широкополос ного преобразователя является низкое качество контроля, обусловленное тем, что в пьезопластине на различных час-30 тотах возбуждающего напряжения резонируют лишь те эоны, толщина которых соответствует акустическому резонансу на данной частоте, поэтому излучение . и прием Ультразвуковых колебаний раз-35 личных частот производится только этими зонами. Это приводит к искажению получаемой информации о состоянии контролируемой области и снижает качество контроля при дефектоскопии спект- 40 рацьным методом скрепления тонкоФ стенных композитных корпусов с полимерными наполнителями, коэффициент ,затухания УЗ-колебаний в которых аномальйо высокий.

Цель изобретения — повышение каче;ства контроля за счет создания общей для всех частот преобразователя зоны излучения и приема ультразвуковьи колебаний. 50

Цель изобретения достигается тем, что в ультразвуковом широкополосном преобразователе для контроля физикомеханических характеристик, содержа-, щем пьезопластину со ступенчато изменяющимся в соответствии с заданны.ии акустическими параметрами преобразователя геометрическим размером, пьезопластина выполнена осесимметричной со ступенчато-переменным диаметром.

На фиг. 1 изображена пьеэопластина ультразвукового широкополостного преобразователя, имеющая два резонансных размера; на фиг. 2 — амплитудно-частотная характеристика ультразвукового широкополосного преобразователя, пьезопластина которого имеет два резонансных размера; на фиг. 3 пьезопластина ультразвукового широкополосного преобразователя, имеющая три резонансных размера; на фиг,4 амплитудно-частотная харакТеристика ультразвукового широкополосного преобразователя, пьезопластина которрго имеет три резонансных размера.

Пьеэопластина 1 ультразвукового широкополосного преобразователя, амплитудно-частотная характеристика которого имеет два максимума, разнесенные по шкале частот на определен-. ную величину, устроена следующим.образом. Из круглой пьеэопластины 1 диаметром D вырезаны симметрично две части кольца, внешний и внутренний диаметр которого D„ и D2 соот ветственно (фиг. 1) . Размер вырезанньи частей по дуге определяется центральным углом о . При этом оставшиеся части кольца имеют нейтральный угол с(Размеры пьезопластины 1, равные. диаметрам D и В, определяют резонансные частоты контурных колебаний, сооТ ветствующие частотам механического резонанса f и f соответственно (фиг. 2). Расстояние между f u f

1 на амплитудно-частотной характеристике определяется разницей диаметров В, и В . При этом центральные углы ю „ и в(определяют относительную высоту максимумов каждой иэ двух амплитудно-частотньи характеристик, соответствующих частотам Е.1и f . При выборе диаметров В„ и D,,углов о(и с определенным образом резонансные кривые, соответствующие двум размерам пьезопластины 1, перекрываются и их общая амплитудно-частотная характеристика имеет плоский участок от

4 до

Применяя осесимметричную пьезопластину 2 с тремя резонансными размерамн (фиг. 3), получают более плоский участок амплитудно-частотной характеристики преобразователя (фиг.4) .

3 112816

Изменяя, таким образом, диаметры от D до Э„, выбирая определенным образом центральные углы, соответствующие вырезанным частям колец различных диаметров, и разницу между двумя соседними диаметрами, получают широкополосный преобразователь, амплитудйо-частотная характеристика которого имеет плоский участок от Е„ до f<, где N — целое число. 1О

Ультразвуковой. широкополосный преобразователь с пьезопластиной. 2 работает следующим образом.

При подведении к электродам осесимметричной пьеэопластины 2 (фиг. 3) 15 возбуждающего электрического напряжения различных частот резонируют зоны,.диаметры которых Р„, 0 н D > соответствуют акустическому резонансу на определенной частоте fÄ, f> и й, 2О (фиг. 4). Центральная зона преобразователя, имеющая размер, близкий к ми- .

5 4 нимальному резонансному размеру D>, резонирует на частотах-f„, f u f

3 и эффективно излучает ультразвуковые колебания этих частот в контролируемое иэделие. При этом колебания всех частот проходят через одну и ту же. область контролируемого изделия.

Так как равномерное поле ультразвуковых колебаний низкочастотного ультразвукового преобразователя формируется на расстояниях, меньших толщины стенки контролируемого изделия, через контролируемые области скрепления композитного корпуса с полимерным наполнителем, имеющим аномально высокий коэффициент затухания ультразвуковых колебаний, проходят колеба-: б ния всех частот преобразователя. Это позволяет повысить качество контроля таких изделий беэ применения дополнительных звуководов.

1128465 fg фТ

Фиг.4

Составитель К. Леонов

Редактор В. Петраш Техред М.Надь Корректор Н. Король

Заказ 9021/32 Тирам 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,д. 4/5

Филиал ППП "Патент" ° r. Ушгород, ул. Проектная, 4