Ультразвуковой приемный преобразователь для работы в газовой среде

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с помощью ультразвука, а именно к конструкциям ультразвуковых приемных преобразователей , и может быть использовано для бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии крупногабаритных изделий, а также для определения расстояний до объектов в воздухе, из1 Изобретение относится к области неразрушакщего контроля материалов и изделий.с помощью ультразвука, а именно к конструкциям ультразвуковых приемных преобразователей, и может быть использдвано для бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии крупногабаритных изделий, а также для определения расстояний до объектов в воздухе, измерения уровня жидких и сыпучих сред в бункерах, контроля нерения уровня жидких и сыпучих сред в бункерах, контроля температуры воздуха и определения концентрации газовых смесей. Цель изобретения - повышение чувствительности и упрощение процесса согласов.ания с газовой средой . Сущность изобретения состоит в том, что отраженные ультразвуковые колебания от приемного ультразвукового преобразователя, состоящего из двух частей, связанных между собой акустически и развязанных электрически , исчезают при наличии положительной электромеханической обратной связи, реализуемой с помощью усилителя электрических сигналов с фазосдвигающей цепью, подключенного входом к одной из частей ультразвукового преобразователя, а выходом к другой его части, при этом амплитуда колебаний рабочей грани ультразвукового преобразователя становится практически равной амплитуде ультразвуковых колебаний в газовой среде. 1 нп. (Л с 4 Од О О температуры воздуха и определения концентрации газовых смесей. Цель изобретения - повышение чувствительности и упрощение согласования с газовой средой. На чертеже представлена схема ультразвукового преобразователя. Преобразователь состоит из пьезоэлектрических пластин 1 и 2, связанных между собой акустически и развязанных электрически, усилителя 3 элек

СОЮЗ С08ЕТСННХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П НТ СССР (21) 4287091/25-28 (22) 20.07.87 (46) 23.02.89. Бюл. У 7 (72) А.С.Кицанов и Г.Г.Ларионенко. (53) 620.179.16(088.8) (56) Горбатов А.А., Рудашевский Г.Е.

Акустические методы измерения расстояний и управления. — М.: Энергия, 1981.

Аракович В.Б., Прудов И.А. О резо« нансном согласовании в тонких переходных слоях. - Акустический журнал, 1971, т. XVII, N 4. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРИЕМНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ РАБОТЫ В ГАЗОВОЙ СРЕДЕ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с помощью ультразвука, а именно к конструкциям ультразвуковых приемных преобразователей, и может быть использо- вано для бечконтактной ультразвуковой дефектоскопии крупногабаритных изделий, а также для определения расстояний до объектов в воздухе, иэИзобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий с помощью ультразвука, а именно к конструкциям ультразвуковых приемных преобразователей, и может быть использовано для бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии крупногабаритных изделий, а также для определения расстояний до объектов в воздухе, измерения уровня жидких и сыпучих сред в бункерах, контроля,SU„„3460696 А1 (111 G 01 N 29/04, 29/00 мерения уровня жидких и сыпучих сред в бункерах, контроля температуры воздуха и определения концентрации газовых смесей. Цель изобретения — повышение чувствительности и упрощение процесса согласования с газовой средой. Сущность изобретения состоит в том, что отраженные ультразвуковые колебания от приемного ультразвукового преобразователя, состоящего иэ двух частей, связанных между собой акустически и развязанных электрически, исчезают при наличии положительной электромеханической обратной связи, реализуемой с помощью усилителя электрических сигналов с фазосдвигающей цепью, подключенного входом к одной иэ частей ультразвукового преобразователя, а выходом к другой его части, при этом амплитуда колебаний рабочей грани ультразвукового преобразователя становится практически равной амплитуде ультразвуковых колебаний в газовой среде. 1 ил, температуры воздуха и определения концентрации газовых смесей.

Цель изобретения — повышение чувствительности и упрощение согласования с газовой средой.

На чертеже представлена схема ультразвукового преобразователя, Преобразователь состоит из пьезоэлектрических пластин 1 и 2, связанных между собой акустически и развяI занных электрически, усилителя 3 элек3 14606 трических сигналов, выход которого подключен к пьезоэлектрической пластине 1, обращенной в сторону приема, а вход — к пьезоэлектрической пластине 2.

Сущность изобретения состоит в том, что отраженные ультразвуковые колебания от приемного ультразвукового преобразователя, состоящего из 10 двух пьезоэлектрических пластин, связанных между собой. акустически и развязанных электрически, исчезают при наличии положительной электромеханической обратной связи, реали- 15 зуемой с помощью усилителя электрических сигналов с фазосдвигающей цепью, подключенного выходом к пьезоэлектрической пластине, обращенной в сторону приема, а входом к друГой, 20 при этом амплитуда колебаний рабочей грани ультразвукового преобразователя становится практически равной амплитуде ультразвуковых колебаний в газовой среде. 25

Ультразвуковой приемный преобразователь для работы в газовой среде, содержащий пьезоэлектрический элемент и устройство для согласования акустических сопротивлений, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения согласования с газовой средой, пьезоэлектрический элемент выполнен из двух пьезоэлектрических пластин, связанных акустически и развязанных электрически, а устройство для согласования акустических сопротивлений выполнено в виде усилителя электрических сигналов с фазосдвигающей цепью, выход которого подключен к одной пьезоэлектрической пластине, а вход — к другой.

Ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

Падающие на него ультразвуковые колебания частично проходят в него, ЗО частично отражаются от него. Прошедшие в него УЗ-колебания возбуждают на обкладках пьезоэлектрической пластины 2 электрические сигналы с частотой падающих ультразвуковых колебаний. Эти сигналы поступают на вход усилителя 3, содержащего фазосдвигающую цепь. После усиления усилителем 3 эти сигналы с его выхода поступают на обкладки пьезоэлектричес- 40 кой пластины 1 преобразователя и возбуждают в ней механические колебания, которые синфазно подвозбуждают пьезоэлектрическую пластину 1 преобразователя так, что амплитуда его механиче- 45 ских колебаний постепенно во времени увеличивается, что.приводит к такому же постепенному уменьшению во времени амплитуды отраженных от преобразователя ультразвуковых колебаний. 50

При правильном выборе параметров фазодсивгающей цепи усилителя и коэффициента его усиления {выбираются известным образом в зависимости от конструктивной схемы ультразвукового преобразователя, соотношения разме ров пьезоэлектрических пластин 1 и 2) в установившемся режиме отражение колебаний от преобразователя пренеб-режимо мало, что свидетельствует о практически полном согласовании преобразователя с газовой средой в режиме приема.

Предложенный УЗ приемный преобразователь для газовой среды легко реализуем. Для этого достаточно, например, склеить его из двух пьезоэлектрических пластин, на каждой из которых имеются электрические электроды, заземлитель внутренние электроды пьезоактивного элемента, а внешние электроды подключить один к входу, .а другой — к выходу усилителя электрических сигналов с фазосдвигающей цепью, выполненного известнья способом, например на микросхеме с регулируемыми коэффициентом усиления (10-100) и регулируемой в небольшом диапазоне фазой выходного сигнала.

Фо рмула из о б р е т ения

1460696

Составитель В.Юровский

Редактор В.Петраш Техред А.Кравчук Корректор В.Бутяга

Заказ 540/55 Тираж 788 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. ужгород, ул. Гагарина,101