Способ формирования акустического поля многоэлементного пьезоэлектрического преобразователя

 

Изобретение относится к неразруиающему контролю. Целью изобретения является повышение точности формирования заданных параметров акустического доля. Отключают преобразователь Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле. Целью изобретения является повышение точности формирования заданных параметров акустического поля. На фиг.1 изображена структурная схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ; на фиг.2 - наклонный преобразователь из четырех пьезоэлементов} на фиг.З - диаграммы , поясняющие принцип формирования 2 от дефектоскопа 5 и подключают к источнику 6 напряжения электроды одного или нескольких пьезоэлементов, а остальные пьезоэлемеЯты закорачивают . Подают от источника 6 встречное внутреннему полю пьезоэлементов напряжение UH, изменяют величину UH от нуля до значения (0,1-0,2)1) п„ , где - напряжение пробоя пьезоэлемента, и обратно до нуля со скоростью , не превышающей скорости установления равновесного состояния в материале пьезоэлемента, не менее пяти раз.Подключают данный пьезоэлемент согласно или встречно к другим пьезоэлементам, предварительно разомкнув их электроды. Измеряют параметры акустического поля, при их совпадении с заданными судят о формировании необходимого акустического поля. При несовпадении повторяют операции подачи напряжения U при последовательном увеличении максимального значения этого напряжения . 3 ил. акустического поля этого преобразователя . , Устройство содержит акустическую 1 нагрузку 1 с устройством отсчета, на поверхности которой установлен преобразователь 2, коммутирующее устройство 3, переключатель 4, дефектоскоп 5 и источник 6 напряжения. Способ формирования акустического поля многоэлементного пьезоэлектрического преобразователя осуществляют следующим образом. Отключают преобра (Л с: о ел оо о оо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

Ф

РЕСПУБЛИК (19) (11) (9 .Я 22-й 2 . /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

fl0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

llPH ГКНТ СССР (21) 4604629/25-28. 1 (22) 14.11.88 (46) 23.06.91, Бюл. Р 23 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке н разрушаюцих методов и средств контроля качества материалов (72) А.Ф.?1ельканович, О.И.Касьянов ,и б.И.Исаенко

j,(53) 620. 179. 16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

}ъ 794494, кл. С 01 N 29/04, 1979.

Самойлов Л. К. Электронное управление характеристиками направленности антенны. Л.: Судостроение, 1987, с. 32, 51. (54) СПОСОБ ФОР?1ИРОВАНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ ?1НОГОЭЛЕИЕНТНОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к неразру)пающему контролю. Целью изобретения является повышение точности формирования заданных параметров акустического поля. Отключают преобразователь

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле.

Целью изобретения является повьппение точности формирования заданных параметров акустического поля.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, осуществляющего предлагаемый способ; на фиг,2 — наклонный преобразователь из четырех пьезоэлементов, на фиг.3 — диаграммы, поясняющие принцип формирования

2 от дефектоскопа 5 и подключают к

- источнику 6 напряжения электроды одного или нескольких пьезоэлементов, а остальные пьезоэлементы закорачивают. Подают от источника 6 встречное внутреннему полю пьезоэлементов напряжение Бн, изменяют величину UH от нуля до значения (0,1-0,2)?напр. где U — напряжение пробоя пьезоэлемента и обратно до нуля со скоростью, не превьппаюцей скорости установления равновесного состояния в материале пьезоэлемента, не менее пяти

Ф раз. Подключают данный пьезоэлемент согласно или встречно к другим пьезоэлементам, предварительно разомкнув пх электроды. Измеряют параметры акустического поля, прн их совпадении с заданными судят о формировании необходимого акустического поля.

При несовпадении повторяют операции подачи напряжения UH при последовательном увеличении максимального значения этого напряжения до U„ . 3 ил. акустического поля этого преобразователя.

Устройство содержит акустическую нагрузку 1 с устройством отсчета, на поверхности которой установлен преобразователь 2, коммутирующее устройство 3, переключатель 4, дефектоскоп 5 и источник 6 напряжения.

Способ формирования акустического поля многоэлементного пьезоэлектрического преобразователя осуществляют следующим образом. Отключают преобра1658078 зователь 2 от дефектоскопа 5 и подключают к источнику 6 напряжения электроды одного или нескольких пьезоэлементов, или электроды одной или нескольких секций одного пьезоэлемента, остальные пьезоэлементы или секции закорачивают. Подают от источника б встречное внутреннему полю пьезоэлементов или секций напряжение ве 10 личиной 11„, изменяют величину U от нуля до значения (0,1 — 0,2) U>p, где юг,г < E np 1, Еп — эпектрическая прочность материала пьезоэлемента, 1 — его толщина, и обратно до нуля со скоростью, не превышающей скорости установления равновесного состояния в материале пьезоэлемента, не менее пяти раз. Подключают данный пьезоэлемент или секцию согласно или встречно к другим пьезоэлементам или секциям, предварительно разомкнув их электроды. Подключают преобразователь

2 к дефектоскопу 5 и проводят измерения параметров акустического поля с помощью акустической нагрузки 1 с устройством отсчета. При совпадении измеренных параметров с заданными судят о формировании необходимого акустического поля. При несовпадении повторяют операции подачи напряжения

U при последовательном увеличении м !ксимального значения этого напряжения от (0,1 — 0,2) U до Uäð.

Для примера рассмотрим преобразователь, изображенный на фиг.2. В исходном состоянии каждый из четырех пьезоэлементов образует четыре преобразователя с одинаковыми по модулю и фазе коэффициентами К >и преобразования, как показано на фиг.3а. При

40 включении электродов 1-4 преобразова тель характеризуется диаграммой направленности Р1.

После первой перестройки преобра- 45 зователя, когда на первый пьезоэлемент не подают напряжения, а на пьезоэлементы 2, 3 и 4 подают напряже-! ния ll, Ugq и Uн!! соответственно та-! ! ( кие, что UN>y Ugt и 01!4 > U >>, и пятикратно изменяют от нуля до максимального значения, значения коэффициентов преобразования пьезоэлементов показаны на фиг.3б. В этом случае коэффициент преобразования четвертого пьезоэлемента оказывается равным нуI лгО . . После второй перестройки преобра-!! !! f! эователя, когда г н, 13н > 0 2 и Бг, ) Ь „,З, получаем значения коэффициентов преобразования, показанные на фиг.3в. В этом случае коэффициент преобразования третьего пьезоэлемента равен нулю, а у четвертого уже отличен от нуля и противоположен по знаку

После ретьей перестройки, когда подают напряжение, изменяющееся от нуля до U и,,только на четвертый пьезоэлемент, получаем показанное на фиг.3г распределение коэффициентов преобразования.

Таким образом, за счет переполяризаггигг части или всего объема пьезоэлементов можно изменять дискретноамплитудное и/или фаэовое распределение коэффициента преобразования, а также давлений и смещений на поверхности преобразователя в режиме излучения и приема, либо электрического сигнала на выходе каждого пьезоэлемента в режиме приема. Поэтому можно изменять такие параметры как направление основного лепестка диаграммы направленности и его ширину, Способ позволяет уменьшить разброс параметров акустического поля преобразователей при их изготовлении, а также осуществлять перестройку этих параметров непосредственно при проведении ультразвукового контроля. г!ормула изобретения

Способ формирования акустического поля многоэлементного пьезоэлектрического преобразователя, включающий подачу электрического напряжения смещения на электроды преобразователя, устранение этого напряжения, подключение преобразователя к генератору ультразвуковых колебаний и измерение параметров его акустического поля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирова— ния заданных параметров акустического поля, подают на электроды одного или нескольких пьезоэлементов, или на электроды одной или нескольких секций одного из пьезоэлементов при замкнутых электродах других пьезоэлементов или секций электрическое напряжение смещения величиной UI, изменяют величину Пг! от нуля до значения (0,1 — 0,2) U„I,, где U„> c F.„р 1, Е р — электрическая прочность материала пьезоэлемента, 1 — его толщина, и обратно до нуля со скоростью, 1658078

Фиг. 2

I не превьппаюпей скорости установленияравновесного состояния в материале пьезоэлемента, не менее пяти раз, подключают электроды данного пьезоэлемента или данной секции к разомкнутым электродам других пьезоэлементов или секций согласно или встречно, измеряют параметры акустического поля и при их совпадении с заданными судят о формировании необходимого акустического поля преобразователя, а при несовпадении повторяют операции пода5 чи напряжения Уя при последовательном увеличении максимального значения . этого напряжения от (О, 1 — 0,2) U яв °

1658078

ФАЗ

Составитель В.Сорокин

Редактор Е.Полионова Техред М.Моргентал, Корректор И.Самборская

Заказ 2432 Тирах 407 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ухгород, ул. Гагарина, 101