Пьезоэлектрический преобразователь

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле в медицинской диагностике. Целью изобретения является повьппение чувствительности и упрощение конструкции преобразователя за счет увеличения протяженности фокальной зоны и использования несфокусированного пьезоэлемента. Пьезоэлементом 1 и соединен-j ным с ним промежуточным элементом 2, состоящим из первой части 4 в виде конуса и второй части 5 с выступом 3, формируют узкий слаборасходящийся пучок ультразвуковых колебаний благодаря суперпозиции кобеаний, излученных различными участками пьезозлемента 1 . 1 ил. с о ел

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 С 01 М 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3960952/25-28 (22) 04.10.85 (46) 15.07.88.Бюл. Ф 26 (72) Ю.Г.Ямаков и С.С,Фел (53) 620.179.!6 (088,8) (56) Контратьев Ю,А., Карпельсон А.Е.

Формирование узких слаборасходящихся ультразвуковых пучков — Дефектоскопия, 1978, У 10, с.95-l02.

ramada К., Shimizu Н. Нею. Types of

Ultrasoung Focusing Transfucer

Sistems Jap.J.Applied Physics, vol.21 (1982), вирр1 2!-3, рр 135137 (прототип). (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

„„SU„„1 1 А1 (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле в медицинской диагностике. Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение конструкции преобразователя за счет увеличения протяженности фокальной эоны и использования несфокусированного пьезоэлемента. Пьезоэлементом 1 и соединен- 1 ным с ним промежуточным элементом 2, состоящим из первой части 4 в виде конуса и второй части 5 с выступом

3, формируют узкий слаборасходящийся пучок ультразвуковых колебаний благодаря суперпоэиции кобеаний, излучен- а ных различными участками пьезоэлемента.l. 1 ил.

1 11 1 СЗ

35 (2) 1 Т 3

I где Z, Е,Z3 — удельные акустичес1 кие импедансы первой 40 и второй частей твердого элемента и контролируемой среды соответственно, С,С, С вЂ” скорости распростра- 45 нения продольных ульт. развуковых колебаний в первой и второй частях твердого элемента и контролируе- 50 мой среды соответственно.

Соотношения (1) и (2) получают

as условия получения узкого слабо расходящегося пучка и согласования пьезоэлектрического преобразователя с контролируемой средой.

Для обеспечения минимума потерь энергии на отражение при прохождении

1 14099

Изобретение относится к неразру шающему контролю и может быть исполь,зовано при ультразвуковом контроле, !, в частности в медицинской диагности" . 5, ке.

Цель изобретения — повышение чув, ствительности и упрощение конструк циии преобразователя за счет увеличения протяженности фокольной зоны и использования несфокусированного пьезоэлемента.

На чертеже изображен пьезоэлектрический преобразователь.

Преобразователь содержит несфоку- 15 сированный пьезоэлемент 1, например в виде диска, и установленный на его рабочей поверхности промежуточный элемент 2 с расположенным на его противоположном торце сферическим 20 выступом 3, центр сферы которого лежит на акустической оси пьезоэлемента l ..

Промежуточный элемент 2 выполнен составным из части 4 в виде конуса 25 установленной на рабочей поверхности пьезоэлемента 1, и второй части

5 со сферическим выступом 3, сопряженной с первой частью 4 по поверхности конуса., 30

Параметры материалов составных частей промежуточного элемента выбирают as соотношений

13 ультразвуковых колебаний иэ первой во вторую часть промежуточного элемента угол 8 раскрытия конуса выбирают из соотношения (- -) -1

8 = 180 — arctg — — — -- (3) т

С и

С„ которое получают геометрическим путем.

Контролируемой средой являются, например, мягкие ткани человеческого организма.

Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

С помощью пьезоэлемента 1 вводят параллельный пучок ультразвуковых колебаний в первую часть 3 в виде конуса промежуточного элемента 2, выполненную из материала, близкого по значениям плотности и скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний материалу пьезоэлемента 1. На конусной поверхности раз— дела первой и второй частей 4 и 5 промежуточного элемента 2 пучок ультразвуковых колебаний преломляется в сторогу акустической оси преобразователя.

При прохождении через выступ 3, представляющий собой акустическую линзу большого радиуса, сходящийся пучок ультразвуковых колебаний дефокусируется. При этом происходит фор мирование узкого слабо расходящегося пучка sa счет суммирования ультразвуковых,лучей, посыпаемых различными частями рабочей поверхности пьезоэлемента 1 под различными углами. В тех зонах контролируемой среды, где ультразвуковые лучи пересекаются, образуется узкая область повышенного акустического давления, которая соответствует формируемому пучку ультразвуковых колебаний, Вследствие выбора материалов частей 4 и 5 (например, часть 4 сплав Вуда, часть 5 — магний или алюминий) промежуточного элемента

2 иэ условия (1) обеспечиваются сужение пучка ультразвуковых колебаний и концентрация энергии в нем, а выбор угла 8 раскрытия конуса согласно соотношению (3) позволяет уменьшить потери энергии на отражение при прохождении колебаний через конус1409913

Составитель В.Бабина

Корректор А.Тяско

Редактор И.Касарда Техред Л.Олийнык

Тираж 847

Заказ 3470/39

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 ную поверхность раздела, в результате чего основная часть энергии поступает в контролируемую среду.

Благодаря выбору материалов проме5 жуточного .элемента 2 согласно усло" вию (2 ) обеспечиваются согласование акустических импедансов контролируемой среды 6 и пьезоэлемента 1 и уве- 0 личение протяженности фокалвной зоны. В результате повышается чувствительность преобразователя в режимах излучения и приема, а также иск-. лючается необходимость использования сфокусированного пьезоэлемента (например, в виде части сферы), что упрощает конструкцию преобразователя по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий пьезоэлемент и установленный на его рабочей поверхности промежуточный элемент с расположенным на свободном торце сферическим выступом, центр сферы которого лежит на акустической оси пьезоэлемента, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения конструкции преобразователя, промежуточный элемент выполнен составным из первой части в виде конуса, установленного на рабочей поверхности пьезоэлемента основанием, и второй части со сферическим выступом, сопряженной с первой по поверхности конуса.