Ультразвуковой преобразователь для калибровки систем акустико-эмиссионного контроля

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества изделий и. может быть использовано для калибровки систем акустико-эмиссионного контроля качества крупногабаритных резервуаров. Целью изобретения является повьшение достоверности калибровки за счет возбуждения в толстостенном изделии сферических объемных волн с круговой в плане и близкой к полукругу в разрезе диаграммой нап-.. равленности. Преобразователь содержит волновод, выполненный в виде сплошного конуса с плоским основанием , и расположенный на волноводе пьезоэлемент. Пьезоэлемент расположен на сферической поверхности волновода . Электрический сигнал, подаваемый на электроды пьезоэлемента, преобразуется в продольную сферическую волну в волноводе. Акустический пучок преломляется на плоскости раздела сред волновода и контролируемого изделия и распространяется далее в стенке изделия в виде широкого пучка .сферических продольных волн. 1 ил. S в (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (sg 4 С 01 N 29/04

ВСЕ(? ю Р < e

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

° йъ 46с:.;»

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

F (21) 3874 161/25-28 (22) 17.01.85 (46) 30.09.86. Бюл. и 36 (71) Ростовский-на-Дону государственный ордена Трудового Красного Знамени университет им.М.А.Суслова (72) Г,А.Кузьмин, Б.Я.Крейнер и В.М.Шйхман (53) 620.179.16(088.8) (56) Голямина И.П. Ультразвук. М.:

Советская энциклопедия, 1979, с.284.

Авторское свидетельство СССР

М 1022053, кл. G 01 N 29/01, 1983. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

ДЛЯ КАЛИБРОВКИ СИСТЕМ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля качества изделий и может быть использовано для калибровки систем акустико-эмиссион„,SU, 1260849 А1 ного контроля качества крупногабаритных резервуаров. Целью изобретения является повышение достоверности калибровки за счет возбуждения в толстостенном иэделии сферических объемных волн с круговой в плане и близкой к полукругу в разрезе диаграммой нап-. равленности. Преобразователь содержит волновод, выполненный в виде сплошного конуса с плоским основанием, и расположенный на волноводе пьезоэлемент. Пьезоэлемент расположен на сферической поверхности волновода. Электрический сигнал, подаваемый на электроды пьезоэлемента, преобразуется в продольную сферическую волну в волноводе. Акустический пучок преломляется на плоскости раздела сред волновода и контролируемого изделия и распространяется далее в стенке изделия в виде широкого пучка сферических продольных волн. 1 ил.

60849

1 12

Изобретение относится к нераэрушающему контролю качества изделий и может быть использовано для калибровки систем акустико-эмиссионного контроля качества крупногабаритных резервуаров.

Целью изобретения является повышение достоверности калибровки за счет возбуждения в толстостенном изделии сферических объемных волн с круговой в плане и близкой к полукругу в разрезе диаграммой направленности.

На чертеже представлен ультразвуковой преобразователь для калибров- ки систем акустико-эмиссионного контроля, содержащий волновод 1, выполненный в виде сплошного конуса с плоским круглым основанием, предназначенным для контакта с поверхностью изделия 2, и расположенный на. волно .воде 1 пьезоэлемент 3, выполненный в виде слоя с электродами 4 и 5, поляризованный на толщинную моду колебаний. Второе основание волновода

1 выполнено в виде сферической поверхности, центр которой совмещен с условной вершиной конуса, пьезоэлемент расположен на сферической поверхности волновода 1 и ограничен продолжением его конической поверхности, а угол сА между образующей конуса волновода 1 и его осью, ради" ус R, сферической поверхности волновода и радиус R плоского круглого

2 основания волновода, а также упругие свойства материала волновода выбираются из соотношений

sin <К = — cos(arctg -1 М;

С С

Сн К н

R «10 — — R =О 75 --- С <с

С С и н н где С и С„ — скорости продольных волн в материалах волновода и изделия;

R — радиус прозвучиваемой зоны; — низшая частота спектра импульса преобразователя;

С„ — скорость поверхносгных волн в материале из делия

Укаэанные соотношения следуют из закона Снеллиуса с учетом условия максимального преломления продольной

40 волны иэ волновода 1 в продольную волну в изделии 2 при падении продольной волны на границу их раздела и отсутствия возбужденной поверхностной волны.

Ультразвуковой преобразователь для калибровки систем акустико-эмиссионного контроля работает следующим образом.

Электрический сигнал, подаваемый на электроды 4 и 5 пьезоэлемента 3, преобразуется в продольную сферическую волну и, распространяясь по коническому волноводу 1, падает Hà r....ic. плоское основание волновода 1, являющееся рабочим основанием преобразователя. Акустический пучок АВ преломляется на этой плоскости раздела сред.волновода 1 и контролируемого изделия 2 и распространяется далее в стенке изделия 2, в виде широкого ! у / пучка А В сферических продольных и поперечных волн, возбуждая почти весь объем стенки изделия благодаря тому, что диаграмма напр=вленности преломленного пучка А В является круговой в плане и практически полукруглой в разрезе. Лучи продольных волн распространяются под большим углом и с большей скоростью, чем поперечные, поэтому первым достигает приемного преобразователя (на чертеже не показан) системы акустико-эмиссионного контроля импульс продольных волн. С помощью временного стробирования этот импульс выделяется, измеряется время его распространения и амплитуда и осуществляется соответствующая корректировка усиления приемноусилительного тракта системы акустико-эмиссионного контроля, тем самым выполняется ее калибровка.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить достовер- ность калибровки за счет возбуждения в изделии сферической волны, аналогичной источнику акустической эмиссии в металлах, (например микротрещина) формулаизобретения

Ультразвуковой преобразователь для калибровки систем акустико-эмиссион ного контроля, содержащий волновод, выполненный в виде сплошного конуса с длоским круглым основанием, предназначенным для контакта с поверхностью иэделия, и расположенный на

60849

/лайм щ

Составитель К.Хилков

Редактор Л.Повхан Техред А.Кравчук Корректор Л.Пилипенко

Заказ 5224/45 Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.ужгород, ул.Проектная, 4

3 12 волноводе пьезоэлемент, выполненный в виде слоя с электродами, поляризованный на толщинную моду колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности калибровки, второе основание волновода выполнено в виде сферической поверхности, центр которой совмещен с условной вершиной конуса, пьезоэлемент расположен на сферической поверхности волновода и ограничен продолжением его конической поверхности, а угол af, между образующей конуса волновода и его осью, радиус R „ сферической поверхности волновода,.радиус

R плоского круглого основания вол2 новода, а также упругие свойства материала волновода выбираются из соотношений.

С С

sin pL = --> cos(arctg - );

С„ н

R . 10 — R=O 75-- С <С

С С

2 f э b э м н где С и С вЂ” скорости продольных ь волн в материалах волновода и изделия;

R — радиус прозвучиваемой зоны

f „. — низшая частота спектра импульса преобразователя;

С„„ — скорость поверхностных волн в материале кзJ делия .