Пьезоэлемент для ультразвуковых преобразователей

 

ПЬЕЗОЭЛБМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, выполненньй в виде кольца, отличающийс я тем, что, с целью повышения коэффициента преобразования ультразвукового преобразователя, размеры кольца выбраны из соотношений ,7 h, а 0,5 где D внещний диаметр кольца; d - диаметр отверстия; h - толщина кольца. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИ4ЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) SU ()1) 4у11 С О1 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

«в. у ла) . а; - .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3665392/25-28 (22) 19 ° 10.83 (46) 30.03.85. Бюл. Ф 12 (72) M.È. Афанасьев, П.С. Витюк, М.Б. Гитис, A.Ã. Копанский и А.А.Шенкер

> (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов и Научноисследовательский институт строительных конструкций (53) 620. 179. 16(088. 8) (56) 1. Ультразвуковые преобразователи. Под ред. Е. Кикучи. М э 1ФМИР1!у

1972, с. 249-253.

2. "Электронная техника", сер. Х.

Радиокомпоненты, 1972, Р 1, с. 67 (прототип). (54)(57) ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, выполненный в виде кольца, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения коэффициента преобразования ультразвукового преобразователя, размеры кольца выбраны из соотношений а

0 3,7 h, а 0,52 — 0,3, где D внешний диаметр кольца; d — диаметр отверстия; h — - толщина кольца.

1147980

15

Составитель Г. Федоров

Редактор Е. Копча Техред О.Ващишина Корректор О. Билак

Заказ 1569/37 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для контроля материалов с большим затуханием ультразвука в излучающих и приемных ультразвуковых преобразователях.

Известен пьезоэлемент для ультразвуковых преобразователей, выполненный в виде диска f1) .

Недостатком известного пьезоэлемента является искажение формы сигнала при излучении и приеме ультра.— звуковых колебаний, что связано с модуляцией высокочастотных толщинных колебаний пьезоэлемента низкочастотными радиальными из-за соизмеримости толщины и диаметра пьезоэлемента.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае- 20 мому результату является пьезоэлемент для ультразвуковых преобразователей, выполненный в виде кольца $2(.

Однако в известном пьезоэлементе не определены оптимальные гео- 25 метрические его размеры, что ограничивает эффективность его работы.

Цель изобретения — повышение коэффициента преобразования ультразвукового преобразователя. 39

Поставленная цель достигается тем, что в пьезоэлементе для ультра1 звуковых преобразователей, выполненном в виде кольца, размеры кольца выбраны из соотношений D 3,7 h, d а 0,5 > — 3 О, 3, где D — внешний диаметр кольца; d — диаметр отверстия;

h — - толщина кольца.

На чертеже изображен пьезоэле- щ мент.

Пьезоэлемент выполнен в виде кольца 1 с нанесенными на него электродами 2.

Пьезоэлемент работает следующим образом.

При подаче на электроды электрического напряжения пьезоэлемент совершает механические колебания, частота которых определяется как толщиной пьезоэлемента, так и соотношением диаметров кольца и отверстия.

При этом, если выполняется условие

D--3 7 h, то обеспечивается совмещение частоты третьей гармоники основной моды радиальных колебаний с частотой толщинных колебаний и устраняется искажение формы сигнала при излучении и приеме ультразвуковых коле. баний.

Если в пьезоэлементе — ) 0 3

D г то обеспечивается уверенное возбуждение в нем третьей гармоники радиальных колебаний. Однако это соотношение не должно превышать 0,5, поскольку в противном случае уменьшается площадь излучающей поверхности, и возрастают боковые лепестки диаграммы направленности, что уменьшает эффективность работы преобразователя.

Пьезоэлемент для ультразвуковых преобразователей позволяет значительно повысить коэффициент преобразования, поскольку при его геометрических размерах, выбранных в соответствии с приведенными соотношениями, происходит совмещение частоты третьей гармоники основной моды радиальных колебаний с частотой толщинных колебаний °