Способ контроля пьезокерамических преобразователей

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю. Целью изобретения является повышение точности контроля пьезопреобразователей за счет повышения точности оценки функции взаимной корреляции откликов эталонного и контролируемого преобразователей на входной электрический сигнал. Сущность способа заключается в том, что эталонный и контролируемый преобразователи возбуждаются белым электрическим шумом в диапазоне частот 0,1fр и lOfp, где fp - резонансная частота контролируемого преобразователя. Белый электрический шум обладает свойствами стационарности и равномерности. Таким сигналом можно возбудить в материале преобразователя в заданном диапазоне частот совокупность упругих стоячих волн. Энергетическое условие возбуждения каждой такой волны одинаково, что создает во всем возбузвденном спектре частот одинаковые исходные условия и позволяет повысить точность и достоверность сравнительного анализа. Кроме того, стационарность белого шума позволяет получать статистические оценки параметров откликов, не зависящих от времени, 1 ил. I (Л ьо 00 о сд ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСГ1УЬЛИ К

„„SU„„1280528 А t (so 4 01 М 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3944869/25-28 (22) 20.08.85 (46) 30.12.86. Бюл. № 48 (72) А.И.Голованенко, A.È.Êðàñèëüíèков, Б.Г.Марченко и В.Н.Решетинский (53) 620. 179. 16(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1226290, кл. С 01 N 29/04, 1984. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПЬЕЗОКЕРАМИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю. Целью изобретения является повышение точности контроля пьезопреобразователей за счет повышения точности оценки функции взаимной корреляции откликов эталонного и контролируемого преобразователей на входной электрический сигнал. Сущность способа заключается в том, что эталонный и контролируемый преобразователи возбуждаются белым электрическим шумом в диапазоне частот О, 1Х р 10f р, где Ер — резонансная частота контролируемого преобразователя. Белый электрический шум обладает свойствами стационарности и равномерности. Таким сигналом можно возбудить в материале преобразователя в заданном диапазоне частот совокупность упругих стоячих волн. Энергетическое условие возбуждения каждой такой волны одинаково, что создает во всем возбужденном спектре частот одинаковые исходные условия и позволяет повысить точность и достоверность сравнительного анализа. Кроме того, стационарность белого шума позволяет получать статистические оценки параметров откликов, не зависящих от времени.

1 ил.

1280528

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при неразрушающем контроле и определении дефектов в активных элементах и блоках пьезокерамических 5 преобразователей.

Целью изобретения является повышение точности контроля пьезокерамических преобразователей на идентичность их параметров и наличия дефектов за счет повышения точности оценки функции взаимной корреляции откликов эталонного и контролируемого преобразователей на входной электрический сигнал.

На чертеже представлена структурная схема, реализующая способ контроля пьезокерамических преобразова:телей.

Схема содержит генератор 1 белого шума, эталонный преобразователь 2, исследуемый преобразователь 3 и коррелометр 4. Эталонный и исследуемый преобразователи 2 и 3 подключены к выходу генератора 1 и входу коррелометра.

Способ контроля пьезокерамических преобразователей реализуется следующим образом. 30

Генератор 1 белого шума возбуждает одновременно в эталонном и контролируемом преобразователях 2 и 3 за счет обратного пьезоэффекта упруroe шумовое поле. Прохождение и отражение каждой из гармоник упругого шумового поля в материале преобразователя зависит от конструкции преобразователя, наличия в нем различных дефектов, упругих и электрофизичес- 40 ких параметров преобразователя. Да.лее результат суммарного взаимодействия этих гармоник из-за прямого пьезоэффекта преобразуется на выходе преобразователя в шумовой сигнал 45 отклика. Этот шумовой отклик является наиболее информативно насыщенным, поскольку имеет большой набор гармонических составляющих (часть из них будет подавлена из-за резонансных 50 свойств преобразователя), и в нем содержится информация о техническом состоянии пьезокерамического преобразователя.

При совместной статической обработке откликов эталонного и контролируемого преобразователей можно определить идентичность параметров откликов. С этой целью шумовые отклики эталонного и контролируемого преобразователей для обработки подаются на входы коррелометра 4, где определяется оценка функции из взаимной корреляции. Преобразователи 2 и 3 возбуждаются белым электрическим шумом в полосе частот от 0,1 f до 101 где f — частота основного резонанса е преобразователя.

Затем отклики эталонного и контролируемого преобразователей подают для совместной статистической обработки на входы коррелометра, который по алгоритму вычисляет следующее выражение:

costarctg(1 в E

1к где К„„ (О) — максимум коэффициента взаимной корреляции откликов эталонного и контролируемого преобразователей при нулевом временном сдвиге", x(t) и y(t) - отклики эталонного и контролируемого преобразователей на воздействие белого электрического шума„, соответственно, и — количество отсчетов, " модули Юнга эталонного и исследуемого преобразователей .соответственно, L — характеристирический размер преобразователя, определяющий его основную модую

P — плотность материала пьезокерамики, au3, — ширина полны пропускания эталонного пьезопреобразователя по уровню половинной мощности.

При идентичности модулей упругости в материале исследуемого и контЕ© и Е„

1280528 релометра и на внешнем осциллографе. Это позволяет легко автоматизировать процесс контроля, повысить

его точность и численно определить степень идентичности эталонного и контролируемого пьезокерамических преобразователей. формула изобретения

Составитель В.Евстратов

Техред.В.Кадар Корректор Г,Решетник

Редактор А.Долинич

Заказ 7062/50

Тираж 778 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ролируемого преобразователей (случай отсутствия дефектов в исследуемом преобразователе) максимум коэффициента взаимной корреляции будет равен 1. Если же модули упругости хотя бы немного отличаются из-за наличия дефектов в материале исследуемого пьезокерамического преобразователя, то это приведет к уменьшению максимума коэффициента взаимной корреляции..Для каждого конкретного вида пьезокерамических преобразователей допустимое пороговое уменьшение коэффициента взаимной корреляции должно быть предварительно 15 экспериментально определено. В общем случае пороговое значение коэффициента взаимной корреляции для идентичных преобразователей не должно быть меньше 0,92. 20

Результаты расчета коэффициента взаимной корреляции, использующегося как мера идентичности эталонного и исследуемого пьезокерамических пре- 25 образователей, автоматически отображается на цифровом индикаторе корСпособ контроля пьезокерамических преобразователей, эаключаюпийся в том, что одновременно возбуждают электрическим сигналом эталонный и контролируемый преобразователи, определяют коэффициент взаимной корреляции и по его максимуму оценивают идентичность преобразователей, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве электрического сигнала для возбуждения эталонного к контролируемого преобразователей используют белый шум с частотным диапазоном (0,1-10) f р где f р — основная pesoнансная частота контролируемого преобразователя.