Ультразвуковой преобразователь для измерения скорости поперечных ультразвуковых колебаний

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОПЕРЕЧНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий эвукопровод с цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на нем пьезопластину с электродами на противоположных поверхностях, отличающийся тем, что, с целью повьввеиия точности измерений, в плоскости симметрии звукопррвода выполнена цилиндрическая канавка, расположенная вдоль образующей на его рабочей поверхности, электроды разделены зазором, вьлолиеиньм в одной плоскости с канавкой, равным ширине последней, на две накрест соединенные пары. (Л с о со ю СП ю

СОЮЗ СОЕЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ((9) (11) 4(51) G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3506436/25-28 (22) 27.10.82 (46) 23.06.85. Бюл. В 23 (72) Ф.Ф.Горбацевич и Н.Н.Абрамов (71) Горный институт Ордена Ленина

Кольского филиала им. С.М.Кирова

АН СССР (53) 620.179.16 (088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР

N 785737, кл. G 01 N 29/04, 1980.

2.Гурвич А.К., Ермолов И.Н.

Ультразвуковой контроль сварочных швов, "Техника", 1972. (54) (57) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ СКОРОСТИ ПОПЕРЕЧНЫХ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий эвукопровод с цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на нем ньеэопластину с электродами на противоположных поверхностях, отличающийся тем, что, с целью новьииения точности измерений, в плоскости симметрии эвукопровода выполнена цилиндрическая канавка, расположенная вдоль образукщей на его рабочей поверхности, электроды разделены зазором, выполненнмк в одной плоскости с канавкой, равным ширине последней, на две накрест соединенные нары.

1 1163

Изобретение относится к области средств и методов неразрушающего контроля и может быть использовано, в, частности, в измерительной технике для определения скоростей распространения упругих волн.

Известно устройство, содержащее пьезоэлемент с электродами, закреп" ленный на эвукопроводе, состоящем иэ двух акустически связанных между l0 собой частей. На границе раздела этих частей происходит преобразбвание продольных волн в поперечные f1 ).

Недостатком этого устройства является низкая точность измерений ско"fS рооти поперечных ультразвуковых колебаний из-за трудности передачи поперечных колебаний без потерь из одной части звукопровода в другую и затем в исследуемую среду. 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой преобразователь для измерения скорости поперечных ультразвуковых колебаний, содержащий звукопровод с 25 цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на ней пьезопластину с электродами на противоположных поверхностях (2 j.

Недостатком известного. преобразо- З0 вателя является низкая точность измерения скорости поперечных ультразвуковых продольных волн из звукопровода в исследуемую среду.

Цель изобретения — повышение 35 точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в ультразвуковом преобразователе для Измерения скорости поперечных ультразвуковых колебаний, содержащем 40 звукопровод с цилиндрической рабочей поверхностью и закрепленную на нем пьезопластину с электродами на противоположных поверхностях, в плоскости симметрии звукопровода выполнена 45 цилиндрическая канавка, расположенная вдоль образующей на его рабочей поверхности, электроды разделены зазором, выполненным в одной плоскости с канавкой, равным ширине пос- 50 ледней, на две накрест соединенные пары.

На фиг. 1 показан преобразователь, общий вид; на фиг.-2 то же, вид сверху. S5

Ультразвуковой преобразователь содержит эвукопровод 1 с цилиндрической рабочей поверхностью 2, ци252 2 линдрическую канавку 3, расположенную в плоскости симметрии звукопровода вдоль образующей на его рабочей поверхности, пьезопластину 4, закрепленную на нерабочей поверхности звукопровода 1, электроды 5 и зазор

6 между электродами 5, выполненный в одной плоскости с канавкой 2 и равный ширине последней. Электроды попарно соединены на две накрест лежащие пары 7.

Подбором компонента материала звукопровода достигают равенства скоростей продольной волны в звуко- проводе и поперечной волны, вводимой в исследуемую среду.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

Пьеэопластину 4 возбуждают элекрическими сигналами от генератора (не показан) через электроды 5. В эвукопроводе 1 возникают продольные

P-колебания, которые, попадая на цилиндрическую рабочую поверхность

2 с углом падения с(, преобразуются в отраженные продольные Р» поперечные S Koëåáàíèé с углами отражения с „, ф, и преломленные в исследуемую среду P - и S -колебания с углами преломления Ы и р соответственно.

Когда скорости продольных волн в звукопроводе и поперечных в исследуемой среде близки друг к другу, то

oL =- p> и в исследуемую среду вводится поперечная S>-волна с направлением распространения, близким к направлению первичной P-волны.

Преломленные в различных точках цилиндрической поверхности звукопровода 1 продольные Р -волны накладываются друг на друга и гасятся за счет перекрестного соединения двух пар электродов 5, позволяющего возбуждать в звукопроводе 1 продольные противофазные колебания.

На участках звукопровода 1, где угол падения близок к нулю градусов, продольная волна не проходит в исследуемую среду благодаря цилиндрической волногасящей канавке 3 и поэтому не может явиться причиной существенной помехи при приеме поперечной волны. Ширина зазора 6 и ширина канавки 3 связаны соотношением

ЕД

d=

1Аи hй

1163252

Составитель Н.Слюсаренко

Редактор А.Сабо Техред И.Асталош Корректор E.Ñèðoõìàí

Заказ 4099/44 Тираж 897 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 где Z — наибольшее расстояние между торцовой и рабочей поверхностями эвукопровода;

А — ширина электродов;

il — длина волны в материале звукопровода.

Таким образом, предложенный ультразвуковой преобразователь позволяет излучать и принимать только поперечные ультразвуковые колебания, что значительно повышает точность измерения ихскоростей в исследуемых средах.