Способ контроля качества прямых совмещенных пьезоэлектрических преобразователей

 

СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПРЯМЫХ СОВМЕЩЕННЫХ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСS wvwsXXkx x КИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, заключающийся в том, что возбуждают в акустически ненагруженном преобразователе упругие колебания, измеряют время реверберации и по его величине судят о качестве преобразователя, отличающийся тем, что, с целью повьшения информативности контроля, нагружают преобразователь нормированной акустической нагрузкой, измеряют время реверберахщи нагруженного преобразователя, а тип дефекта преобразователя определяют по разности времен реверберации в нагруженном и ненагруженном состояниях. О) 00 о ;р о Z .4

СООЗ СОВЕТСКИХ ССО

РЕСПУБЛИК 191 SU (11) А з1)4 G 01 И 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Х г

FIO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

//у . —,„л

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .;,, ц

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ (54) (57) СПОСОБ КОНТРОЛН КАЧЕСТВА

ПРЯМЫХ СОВМЕЩЕННЫХ ПЬЕЗОЗЛЕКТРИЧЕС,(21) 3725772/25- 28 (22) 14.02.84 (46) 23.09.85. Бюл. И 35 (72) М.Б.Гитис, А.С. Парсаданян, Д,А.Ройф, А.А.Станко и В.А.Чуприн (71) Кишиневский политехнический институт им. С.Лазо (53) 620.179.16(088.8) (56) Сборка и контроль качества склеивания резонаторов. Технологическая инструкция К61.25.000.000.52.

ПО "Волна", 1980, с. 3-5.

КИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ, заключакицийся в том, что возбуждают в акустически ненагруженном преобразователе упругие колебания, измеряют время реверберации и по его величине судят о качестве преобразователя, о т л и— ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повьппения информативности контроля, нагружают преобразователь нормированной акустической нагрузкой, измеряют время реверберации нагруженного преобразователя, а тип дефекта преобразователя определяют по разности времен реверберации в нагруженном и ненагруженном состояниях. Щ

1180790

Изобретение относится к ультразвуковому неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано при контроле прямых совмещенных пьезоэлектрических преобразователей, например, используемых для ультразвуковой дефектоскопии.

Целью изобретения является повышение информативности контроля, как за счет выявления неплоскостности протектора, так и за счет возможности оценки качества отдельных элементов конструкции преобразователя, т.е. клеевого соединения демпфера с пьезоэлементом, клеевого соединения пьезоэлемента с протектором и самого протектора.

На фиг. 1 представлен прямой совмещенный пьезоэлектрический пре- Ю образователь, установленный на нормированную акустическую нагрузку, разрез", на фиг. 2 — блок-схема установки, реализующей предлагаеыай способ контроля, на фиг. 3 — времен- 25 ные диаграммы напряжений на выходах отдельних блоков устсновки, на фиг ° 4 — временные зависимости электрического напряжения (— нормального ненагруженного преобразователя, 30 — нормального преобразователя, ус тановленного на нормированную акустическую нагрузку, 3 — ненагруженного преобразователя с некачественным демпфером, 3 — ненагруженного преобразователя с протектором, обладающим неплоским торцом, ) — преобразователя с протектором, обладающим неплоским торцом, установленного на нормированную акустическую наг- 40 рузку.

Преобразователь 1 содержит пьезоэлемент 2, демпфер 3 и протектор 4, нормированную акустическую нагрузку

5, контактную жидкость 6.

Установка, реализующая контроль качества по предлагаемому способу, содержит последовательно соединенные электрический генератор 7.высокочастотных импульсов, например, аналогич-50 ный генератору ультразвукового дефектоскопа УД-Т1ПУ, ограничитель 8, усилитель 9, компаратор 10 и блок 11 измерения временного интервала от начала колебаний преобразователя 1 до момента уменьшения величины их огибающей ниже заданного уровня. Синхронизирующий выход генератора. 7 электрически связан с соответствующим входом блоком 11 измерения временного интервала, а преобразователь 1 с входом ограничителя 8.

Способ заключается в следующем.

Устанавливают теоретически или же экспериментально на основании измерений на преобразователях, принятых за норму для заданной конструкции и технологии изготовления преобразователя 1, допустимый уровень реверберации. В зависимости от типа преобразователя 1, его рабочей частоты и области применения допустимый уровень реверберации составляет примерно

-40-(-60) дБ относительно импульса возбуждения, т.е. 10 2-10 В. Воз-. буждают в акустически ненагруженном преобразователе 1 при помощи генератора 7 упругие колебания. Упругие колебания в преобразователе 1 не заканчиваются после прекращения действия импульса возбуждения генератора

7, а продолжаются еще некоторое время, в результате чего на вход ограничителя 8 поступает сигнал UI (фиг. 3) . Ограничитель 8 позволяет избежать перегрузки за счет импульса возбуждения усилителя 9, на вход которого поступает сигнал U8 (фиг.3).

Усилитель 9 поднимает уровень сигнала до величины, необходимой для нормальной работы компаратора 1 0, на вход которого поступает сигнал U (фиг. 3). Компаратор формирует последовательность импульсов U y до тех пор, пока величина временной огибающей импульсов, претерпевших многократные отражения в преобразователе

1, не станет меньше допустимого уровня реверберации. При помощи блока 11 измеряют время t< реверберации от начала колебаний преобразователя, определяемого по синхроимпульсу от генератора 7 до окончания последнего импульса, сформированного компаратором 10. По величине времени tp реверберации судят о качестве преобразователя 1. Если во временной зависимости электрического напряжения ненагруженного преобразователя 1 имеют место отдельно стоящие импульсы (фиг. 48), то это свидетельствует о некачественном изготовлении демпфера 3 вследствие либо недостаточно высокого коэффициента затухания материала демпфеЬа 3, либо неправильного выбора, или выполнения конструкции демпфера

3 и его геометрических размеров, что вызывает добавление к колебаниям по инерции пьезоэлемента 2 импульсов, многократно отраженных в демпфере 3. Если отдельно отстоящих импульсов.нет, а время t ревербера-. ции ненагруженного преобразователя велико, то это свидетельствует о плохой, адгезии к пьезоэлементу 2 демпфера 3 или протектора 4. Затем выбирают соответствукицую нормированную акустическую нагрузку 5, наносят на нее контактную жидкость

6 и устанавливают на ней преобразователь 1 при помощи прижимногоустройства (не показано), нормализующего акустический контакт между преобразователем 1 и нагрузкой 5.

После этого, повторяя те же измерительные операции, что и в случае ненагруженного преобразователя 1, измеряют время t реверберации ненагруженного преобразователя 1.

Проводя измерения времени t и t< реверберации в нагруженном и ненаг-. руженном состояниях, по их разности определяют тип дефекта преобразователя 1. Если торец протектора 4 неплоский, то образуется некоторый слой контактной жидкости 6 (фиг. 1), в котором .возникает реверберация, . что приводит к росту времени t реверберации нагруженного преобразователя 1 (фиг. 4) по отношению к кремени t< реверберации ненагруженного преобразователя 1 (фиг. 4 g), т.е. t — t< О. Если в преобразователе 1 нарушена адгезия протектора 4 к пьезоэлементу 2, то при установке преобразователя 1 на нагрузку 5 отбор энергии незначителен, 180790 4 и в этом случае время С реверберации в нагруженном состоянии практи-. чески не отличается от времени реверберации t> в ненагруженном состоянии, т.е. t, — й, О. Если преобразователь работает нормально, то при измерении в нагруженном состоянии .часть энергии колеблющегося пьезоэлемента 2 уходит в акустическую наг10 рузку 5, и время t реверберации нагруженного преобразователя 1 меньше, чем время t1 реверберации йенагруженного преобразователя 1, т.е.

О, причем эта разница обычно

15 .составляет — t = -(0,2-0,4). Если в преобразователе 1 нарушена адгезия демпфера 3 к пьезоэлементу 2, то при установке преобразователя 1 на нагрузку 5 отбор энергии значите20 лен, демпфирование колебаний проис- ходит в основном из-за излучения в нагрузку, и время t реверберации нагруженного преобразователя 1 меньше, чем время t,g ревербе25 рации ненагруженного преобразователя 1, т. е.. и - t< 4 О, но в этом случае разница составляет t — t = - (0,8—

2,0),.

Таким образом, предлагаемый способ контроля качества прямых совмещенных пьезоэлектрических.преобразователей позволяет по величине и зна35 ку разности времен ревербераций нагруженного и ненагруженного преобразователей не только выявить неплоскостность протектора, но и различить различные типы дефектов преобразова40 телей, что весьма существенно при прогнозировании эффективности ремонтных работ.

1180790

II80790

Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 5914/42 @ лиал IIIIII П г ° ужгород уп Проектнан 4

Составитель В.Гондаревский

Редактор О.Черниченко Техред З,Палий Корректор И.Эрдейи