Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн

 

Изобретение касается неразрушающего контроля. Цель изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения излучения и приема сдвиговых и продольных волн. При контроле изделия 7 пьезоэлементы 3 и 4, установленные соответственно на жидкостной призме 1 и твердотелой призме 2, которые контактируют между собой, излучают в них продольные волны 8 и 10, которые на границе 5 раздела призм отражаются , преломляются и трансформируются . Выбор острого угла oL жидкостной призмы, материалов и размеров призм и условий размещения пьезоэлементов на них обеспечивает нормальный ввод в изделие продольных и сдвиговых волн и их одинаковое время распространения в призмах. 1 ил. о (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (191 (ll) (ю 4 G 01 N 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (61) 876201 (21) 3916283/25-28 (22) ?6.06.85 (46) 23.03.87. Бюл, Р 11 (71) Каунасский политехнический институт им, Антанаса Снечкуса (72) С,Й.Саяускас и Л,В.Юоэонене (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 876201, кл, В 06 В 1/06, С 01 N 29/04, 1980, (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

СДВИГОВЫХ ВОЛН (57) Изобретение касается нераэрушающего контроля. Цель изобретения явля- ется расширение функциональных возможностей за счет обеспечения излучения и приема сдвиговых и продольных волн. При контроле изделия 7 пьезоэлементы 3 и 4, установленные соответственно на жидкостной призме

1 и твердотелой призме 2, которые контактируют между собой, излучают в них продольные волны 8 и 10, которые на границе 5 раздела призм отражаются, преломляются и трансформируются. Выбор острого угла oL жидкостной призмы, материалов и размеров призм и условий размещения пьезоэлементов на них обеспечивает нормальный ввод в иэделие продольных и сдвиговых волн и их одинаковое время распространения в призмах. 1 ил.

1298649

40

45 (2)

50 (Сь )2

Ст

1 (С, С, Ос — -(Д, С

С, Ъ (3) Изобретение относится к неразрушающему контролю, может быть использовано для коитроля материалов и изделий, например для определения их физико-механических свойств и явля- 5 ется усовершенствованием известного устройства по авт.св. ¹ 876201.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения излучения и приема сдвиговых и продольных волн.

На чертеже изображен ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн.

Преобразователь содержит жидкостf5 ную призму 1 и прямоугольную с равными сторонами твердотелую призму

2, которые контактируют одна с другой, идентичные пьезоэлементы 3 и

4, установленные соответственно на призмах 1 и 2 так, что их акустические оси пересекаются на границе

3 раздела призм, и корпус б,предназначенный для обеспечения герметичности жидкостной призмы 1, причем расстояния di d „ и d от точки пересечения акустических осей пьезоэлементов до соответственно пьезоэлементов 3 и 4 и рабочей поверхности преобразователя удовлетворяют условию где С, С„- скорости распространения продольных ультразвуковых волн соответственно в жидкостной и твердотелой призмах;

С вЂ” скорость распростра т нения сдвиговых волн в твердотелой призме, а острый угол с жидкостной призмы и материалы ее и твердотелой призмы выбраны из условий где Р,р — плотности соответствен1 но жидкостной и твер-, дотелой призм.

На схеме обозначены контролируе»ое изделие 7, продольные волны 8, излучаемые пьезоэлементом 3 и трансформированные в твердотелой призме

2 сдвиговые волны 9, излучаемые пье— зоэлементом 4 продольные волны 10 и продольные волны 11, отраженные от границы 5 раздела призм и сдвиговые волны 12 и 13, соответственно отраженные в твердотелой призме 2 и прошедшие в жидкостную призму 1..

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

Пьезоэлемент 3 излучает продольные ультразвуковые волны 8 в жидкостную призму 1, которые распространяются со скоростью С„ . На грани"1 це 5 раздела призм 1 и 2 продольные

BoJIHbl 8 преломляются в твердотелой призме 2 под углом р= 45 и полностью трансформируются в сдвиговые волны 9, распространяющиеся в твердотелой призме 2 со скоростью С 2

При этом преломленных продольных волн в призме 2 не существует, так как при P-- 45 и угле сс,выбранном из условий (1), коэффициент прозрачно .сти продольных волн равен нулю, Кро ме того, при выполнении условий (3) существует также отраженных от .границы 5 раздела призм 1 и 2 продольных волн, так как коэффициент отражения продольных волн в этом случае равен нулю.

Из твердотелой призмы 2 сдвиговые волны 9 поступают в контролируемое изделие 7, Одновременно пьезоэлемент 4 излучает в твердотелую призму 2 продольные ультразвуковые волны 10 такой же частоты, как и волны 8, которые распространяются со скоростью С и падают на граЬ ницу 5 раздела призм. Так как расстояния d, d, и d удовлетворяют условию (1), отраженные от границы 5 раздела призм продольные волны 11 приходят к рабочей поверхности преобразователя одновременно со сдвиговыми волнами 9. Отраженные от дна изделия 7 сигналы сдвиговых и продольных волн поступают обратным путем соответственно на пьезоэлементы 3 и 4.

Сдвиговые волны 12 и продольные волны 13, образующиеся при отражении и преломлении продольных волн

1298649

d = d {--

Сь

2 Ãò2 где С„, С„

С

Г2

Составитель М.Андреева

Редактор М.Бланар Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Заказ 882/46

Тираж 777 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

10 от границы 5 раздела призм, рассеиваются случайно профилированными поверхностями призмы 2 и корпуса

5, За счет выполнения условия (1) при использовании дпя контроля одного дефектоскопа (не показан) на его экране наблюдаются последовательно по времени зондирующий им- t0 пульс, импульс, соответствующий отраженным от рабочей поверхности призмы сдвиговым 9 и продольным it волнам, совпадающим по времени приема их пьезоэлементами 3 и 4, им- 15 пульс продольных волн и импульс сдвиговых волн, что упрощает измерение времени распространения продольных и сдвиговых волн, по которым определяют скорости распространения сдви-20 говых и продольных волн в материале изделия и постоянные упругости материала изделия 7.

Таким образом, ультразвуковой пре- 5 образователь сдвиговых волн обладает более широкими функциональными воэможностями за счет обеспечения излучения и приема не только сдвиговых, но М продольных волн.

Формула изобретения

Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн по авт.св. Р 876201, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных во можностей за счет обеспечения излучения и приема сдвиговых и продольных волн, он дополнительно снабжен вторым пьезоэлементом установI

У ленным на боковой грани твердотелой призмы так, что акустические оси пьезоэлементов пересекаются на границе раздела призм, а расстояния d, Й и И от точки пересечения акустических осей пьезоэлементов до соответственно первого и второго пьезоэлементов и рабочей поверхности преобразователя удовлетворяют условию:

1) + - d

Ф скорости распространения продольных ультразвуковых волн соответственно в жидкостной и твердотелой призмах; скорость распространения сдвиговых волн в твердотелой призме.