Ультразвуковой низкочастотный пьезопреобразователь

 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение чувствительности и разрешающей способности за счет улучшения демпфирования. Наличие пазов 4 в теле пьезоэлемента 2, заполненных жидким демпфирующим материалом 5, обуславливает дополнительное затухание ультразвуковых колебаний. Ширина и глубина пазов выбирается из условия максимального поглощения энергии паразитных колебаний пьезоэлемента 2. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 N 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4365085/25-28 (22) 15. 01. 88 (46) 07.01.90. Бюл. ¹ 1 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) А. А. Самокрутов, В. Г. Шевалдыкин и Н. H. Яковлев (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № !280535, кл. (i OI Х 29/04, 1986. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ НИЗКОЧАСТОТНЫЙ ПЬГЗОГ! РЕОБРАЗОВАТЕ, (Ь

„.Я0„„1534387 А 1

2 (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Целью изобретения является повышение чувствительности и разрешающей способности за -чет s.л чшения демпфирования. Наличие пазов 4 в теле пьезоэлемента 2, заполненны жидким демпфирующим материалом 5, обуславливает дополнительное зату а нне ул ьтра звуковы колебаний. Ширина и глубина пазов выбирается из условия максимального поглощения энергии паразитны колебаний пьезоэлемента 2. з. и. ф-лы, 4 ил.

1534387

//-(0,2 — 0.4)Л,, I4 306 peTe H He относится K H(.p 3 3p3> III B fo-!

:цим методам контроля и может быть использовано для ультразвуковой толшино,)етрии и дефектоскопии материалов и изделий с неоднородной Внутренней структурой и большим затуханием, таких как бетон, .келезобетон, горные породы.

Цель изобретения --- повышение чувствител ьности и разрешающей способности пьезопреобразователя за счет увеличения степени демпфирования.

1-!3 фиг. 1 приведен ультразвуковой низкочастотный г:ьезопреобразователь, общий вид; на фиг. 2 — — то же, вид сбоку; на фиг. 3 —— разрез А-Л на фиг. 2; на фиг. 4 — — зависимость степени демпфирования от ширины паза. (! реобразо ватель содерж<г!. корпу<. 1, установленный в нем пьезоэлемент 2, рабочая поверхность которого жестко соединена с протектором 3 клеевым соединением. В те.!с пьезоэ.!(.мента 2 выполнены пазь 4, лежащие в плоскости, перпендикулярной рабочей IiOв<)рхности пьезоэлемента 2. Весь свободный

01)1>ем корпуса 1 пьезопреобразоват< ля, а та кже пазы 4 пьезоэлемента 2 за полне. Ihl жидким демпфHðóþùi)ì материалом 5. Корпуc пьезопреобразователя закрыт KpbliHк)й 6, препятствуюццй Вытеканик) жидкогс демпфирую!цего материала 5 и предотвращающей его загрязнение посторонними Be.HåñTBHxII3. При этом ширину rr/ паза 4 выбирают из условия

I!t< . Л вЂ” д, 1H не) ВО 1ны . Iь ГР(1 3е<х ко вых K0,1(. баний в мат< риале демпфсра.

К(томе того, пьез )элеxfpíò . мо кет бы1ь

Выполнен цилиндрическ„,, пазы 4 ор let!1Hрованы llo радиусу пьезоэлемента, ft лубиНУ Z Паза BblOHPBIOТ ИЗ СООТНО:IiC 131153

z-=-Р— ! //+ f t . 5 (2) оJtp /5 — радиу< пьезоэлемента. мм; г — — г IX()HIIH паза, мм

// — ширина паза, мм;

Л/ — число пазов.

ГIьезопреобоа юватель работает следую1\Hм обра 30xf.

При подаче на пьезоэлемент 2 эл(ктри° еского импульса происход5(т излучение ак, сического импульса. Од|<а ко <осле снятия

:3,!ектрического импульса пьезоэлемент 2 !

<родолжает совершать собственные пара:штны(ко lpOBIIHH за счет энергии, за!)асенной l3 E f 0 Об 1,(х!е. > (Ля .IIO/t;I I3.!< HH5! эти х КО,li)áàíHé предназначен де !Иф(!ру!Оцеий ма"(PHf3!1 О. ДО I!0(1 НИТРЛ ЬНО< ДЕМПфИ РО ВH НИC обеспечивается за счег Вязкого трения между внутренними поверхно<."|ями пазов 4 и

;3 HëêèxI де !Ифирующих! 3!!|!Тер<)ало!! 5. I li)H

)ТОМ IIPÎИСХО (ИT fIOГ10IIIPНИ(ЭНЕРГИИ КОЛРО;)ний пьезоэлемента 2 xfBTP()H;t.и)м демнф(10

55 ра. Степень IE .мпфирования колебаний ftpoпорциональна площади поверхности пьезоэлемента 2, IIBxo,THøeéñH в контакте с жидким демпфирую<цим материалом 5. Пер ендикулярная ориентация пазов 4 относительно рабочей поверхности HP препятствует нормальной работе пьезоэлемента 2. Состав жидкого (емпфирующего материала 5 выбирают из четырех компонентов при следую-! цем массовом соотношении:

Эпоксидн(!5! смола 99 — 101

l, Háó THëôT;IëEt T 125- -155

Метилтетрагидрофта.ie«i, и а нг

Порошок зо.:!ьфрама 685 — 695

По резульгатам проведенных измерений состав обладает затуханием поря tKH 50—

60 дБ на дл!Н<у волнь УЗ-колебаний в нем для диапазона |астOT 20 — 200 ХГ!L 1лп полу ения э<11фекга дополнительного демпфиP0B3 HH H HBcI 53c>TcH:t0cT 3T0>If!bi!ri i)|с,! f36,"(HIf( у3 I<0„!«а " В;3 е на 1,2

c0oTBeòcTBóeT lïHðHíå паза 0,2 --0.4 (! f д)ины волны ух!Ьтраз()х ко!)ых колебаний и xlHTr pua ,I(. демпфера С учетом тог0,:то скорость

УЗ-волн B материале демпфера госта ÄiHCT

800 м/с, )пи,|ина паза, например, для част() гы 80 кГц составит 2 мм. При умен!н!|ее,!и

It3HpHHbI ПаЗОВ мСН(. е 0.2 OT д 1 Hilt>i BÎ.I!l Су-! цественно (более аде!! на 3 дБ снижается

Э(РфЕКТИ «НОС <Ь )ЕМПфИ 00133 НИЯ, IТО, C.IP 0В3ТЕЛ ЬНО, X) t!!13(Т ЧХ ВС1 f3HTC CILHO< 1 I> И PB«

p(>t3! Bf0t(tóK) способность. Ilptf I .Iè(:Híe lib! «3 оол(е 0,2 о :iлины волны, худ!: сн!<е crptiеei, демпфирования OcTB«ëHcò нс <,O.lcc, л<.

О1 НОСИТ(,1ЬНО II PP Ес, l i>! IО <0<.l и: K! i > r! I !i ЗНЬ

Ч(НИЯ Д;)Я ":13Í(:И КО:1<.Т||> Kit !H II|)(i> )fi-|3:|Вателя. (!ри увелнчениil .Нн<)l., bi |.:,-„:. <:..!| ц

0,4 01 д.<ины «0,1нь< эф<()сK H 3 .: -:: .<" 11:<-,:ир0ВНННН и(р; с Гет (I< 11 Г:! I I=! Д!3 P i - Г<. отдача и, слсдовате ll>!!0, ч; Вс! <3<5(с,<ьн . .(Г!я .<альнси:и(Го новы:IICIIH;: сгеиени:(", I3(, I H «lf t3(i 1, 11. r!щаlb «1!утре)!Ней повер. НоcTli !!3«а 4 Н3т(м у!!ели«е<1Н51 г,)хби!!ы и,iн «Hcл;|:1 içOB f.

8 hf I l0 С1 Н | . Н и (. Il I>(. 30 э Л (Х! e I I" El: Н Л;1 Н;, i i P .

СКОЙ фОр IЫ i 13((!ОБЛО)кен!)С.>! i 3 <с)В fl(. !.Г<; р()дих с: аз!)с)ляет обсс.) "!! 1Ь с)33!.",!ст))H10 диаграммь аправлеHHcñòH, что обе(г(IHьает равно,lcрнуK) чх встви;:-)ь 1 )сi ы.я ОазiIH ll!I Ix напр;!«Лений контро.)», В:-!асти()(тн при раб() ге прсо(:разова Гелей !3 < Осi313c и:. т(f1 ill>l x ре! !! РТО к лефе ктОско и! <чс(I OH а и 1:3PH МPHI.

Увели к и:p гл,бинь! паза I;, В); 1:1 к улучп!еник: параметров преобразОBH" ..!H. однако при с:. увсличенl!H сверх -

НОГО 11PP1(I H li PO)i(ХОДИТ ПОТ(P51 Ii t>P:30 Э, Ii- -м< нтом c«o.-|: свойств !3(3ид p!о р;.зпс(и|ения.

1(оэт0.",Iу Выби раю) i .л :3 би н> Ii!1 «;i ci)1,13< i!0 (2), которая обссlIPчиь;3ст В! и )Kу ) < ге;!Снь !! (. М I ф H P 0 В 3 I! 11 H П Р >>1 0 Х П (3 f l (1111 H i .. > Е:- |.; ЭЛ Е—

31(1110)1 СВОИХ С«0!3 TB.

1534387

Формула изобретения

Таким образом, использование ультразвукового низкочастотного преобразователя позволяет повысить чувствительность и разрешающую способность при контроле материалов и изделий с неоднородной внутренней структурой и большим затуханием.

l. Ультразвуковой низкочастотный пьезопреобразователь, содержащий корпус с крышкой, размещенные в корпусе полуволновый пьезоэлемент и акустически контактирующий с ним жидкий демпфер, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей способности за счет улучшения демпфирования, на боковой поверхности пьезоэлемента выполнены продольные пазы, заполненные жидким демп фером, оси пазов перпендикулярны рабочей поверхности пьезоэлемента, а ширина Н пазов пьезоэлемента выбрана из соотноше5 ния Н =((),2 — 0,4 ii. где К вЂ” длина волны ультразвуковых колебаний в материале демпфера.

2. Пьезопреобразователь по и. 1, отличающийся тем, что пьезоэлемент выполнен цилиндрическим с радиальными на его боковой поверхности пазами, а глубина : паза пьзеоэлемента выбрана из соотношения (Н -1-1)У

2л

15 где R — радиус пьезоэлемента;

Н вЂ” ширина паза;

А — число пазов.

1534387

Cl)c Tа вите. и В. Б аб и н а

Редактор В. Петраш Тскрсд И. Всрсс Корректор В. Гирняк

Заказ 38 1 и раж 196 Подннснос

ВНИ ИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГЬ;Н1 (.л.Р

1: 3035, Москва, Ж --3.=, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «11атент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10!