Способ изготовления фокусирующего преобразователя

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии в различных отраслях промышленности. Цель изобретения - расширение номенклатуры изготовляемых преобразователей. При изготовлении фокусирующего преобразователя пьезоэлемент поляризуют в сферическом электрическом поле перед сборкой преобразователя. Для поляризации используют два различных электрода: плоский и электрод, создающий сферическое поле, радиус кривизны этого электрода определяется соотношением для дискового пьезоэлемента и для прямоугольного пьезоэлемента, где ε- коэффициент Пуассона материала пьезоэлемента; m - деформация поляризованного пьезоэлемента; а - радиус пьезоэлемента; с₀ - скорость ультразвука в материале пьезоэлемента; f - частота пьезоэлемента; с - скорость ультразвука в контролируемом материале; 2а₁ , 2 а₂ - длины сторон прямоугольного пьезоэлемента, а₁ < а₂. 1 ил.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковой дефектоскопии в различных отраслях промышленности. Известен способ изготовления фокусирующего преобразователя, заключающийся в том, что плоский пьезоэлемент поляризуют, демпфируют, а к его рабочей стороне приклеивают фокусирующую линзу. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ, заключающийся в сборке последнего с плоским пьезоэлементом и поляризации пьезоэлемента при 300-500 К с постепенным охлаждением в сферическом электрическом поле с радиусом кривизны , где R радиус кривизны; а радиус пьезоэлемента; l длина волны в контролируемом материале. Известное решение обладает следующими недостатками. Так как поляризация пьезоэлемента происходит в составе собранного преобразователя, невозможно осуществить фокусировку контактных преобразователей, имеющих звукопровод или протектор. Задание сфрического поля по формуле ограничивает возможность выбора фокусного расстояния преобразователя как функции от R - можно для одного типоразмера пьезоэлемента задать только одно фокусное расстояние. Использование формулы не позволяет определить явной зависимости фокусного расcтояния от R. Возможны микроразрывы в соединении пьезоэлемента с демпфером, что ведет к ухудшению характеристик преобразователя ( в случае клеевого контакта демпфера и пьезоэлемента или поляризации демпфера на пьезоэлемент). Поляризация пьезоэлемента в составе преобразователя увеличивает трудоемкость и материальные затраты на изготовление фокусирующих преобразователей подобного типа. Цель изобретения расширение номенклатуры изготовляемых преобразователей. Поставленная цель достигается тем, что пьезоэлемент поляризуют в сферическом электрическом поле перед сборкой преобразователя, для поляризации используют два различных электрода: плоский, размеры рабочей поверхности которого соответствуют размерам поверхности пьезоэлемента, и электрод, создающий сферическое поле, радиус кривизны которого выбирают из условия для дискового пьезоэлемента для прямоугольного пьезоэлемента, где 2а₁, 2а₂ длины сторон прямоугольного пьезоэлемента а₁a₂; μ коэффициент Пуассона материала пьезоэлемента; e деформация поляризованного пьезоэлемента; а радиус пьезоэлемента, c₀ скорость ультразвука в материале пьезоэлемента; f частота пьезоэлемента; с скорость ультразвука в контролируемом материале. На чертеже показана схема устройства, обеспечивающего поляризацию пьезоэлемента перед сборкой преобразователя в сферическом поле с радиусом кривизны R. Схема содержит пьезоэлемент 1, который помещен между плоским электродом 2 и сферическим электродом 3 с заданным радиусом кривизны R соосно с последними. Электроды с зажатым между ними пьезоэлементом помещают в ванну 4, наполненную трансформаторным маслам 5, и подключают к поляризатору 6. Способ реализуется следующим образом. Плоский пьезоэлемент перед сборкой преобразователя поляризуют при помощи двух электродов: плоского, размеры рабочей поверхности которого соответствуют размерам поверхности пьезоэлемента, и электрода, создающего сферическое поле, радиус R кривизны которого выбирают из указанных выше соотношений. Затем по известной технологии осуществляют поляризацию пьезоэлемента. При возбуждении тока поляризации происходит деформация пьезоэлемента и переориентация доменов в направлении силовых линий создаваемого поля. Использование плоского электрода с размерами рабочей поверхности, соответствующими размерам поверхности пьезоэлемента и сферического электрода радиусом R, обеспечивает создание сферического поля с радиусом кривизны R, что в свою очередь обеспечивает коническую фокусировку пьезоэлемента. Следовательно, поляризация, обеспечивающая фокусировку пьезоэлемента перед сборкой, создает возможность изготовления фокусирующих преобразователей всех типов.

Формула изобретения

Способ изготовления фокусирующего преобразователя, заключающийся в поляризации плоского пьезоэлемента и сборке преобразователя, отличающийся тем, что, с целью расширения номенклатуры изготовляемых преобразователей, пьезоэлемент поляризуют в сферическом электрическом поле перед сборкой преобразователя, для поляризации используют два различных электрода: плоский, размеры рабочей поверхности которого соответствуют размерам поверхности пьезоэлемента, и электрод, создающий сферическое поле, радиус R кривизны которого выбирают из условия для дискового пьезоэлемента;


для прямоугольного пьезоэлемента,
где μ коэффициент Пуассона для материала пьезоэлемента; e - деформация поляризованного пьезоэлемента; а радиус пьезоэлемента; c_o - скорость ультразвука в материале пьезоэлемента; f частота пьезоэлемента; с - скорость ультразвука в контролируемом материале; 2а₁, 2а₂ длины сторон прямоугольного пьезоэлемента, a₁ a₂.

РИСУНКИ

Рисунок 1

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 10-2002

Извещение опубликовано: 10.04.2002        

---