Ультразвуковой преобразователь поверхностных волн и способ его изготовления

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии объектов. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой преобразователь поверхностных волн содержит пьезоэлементы, имеющие возможность соединения с ультразвуковым дефектоскопом, акустический изолятор, корпус, при этом пьезоэлементы преобразователя, поляризованные по толщине, установлены на одну из граней перпендикулярно рабочей поверхности, расположены на расстоянии друг от друга, большем пространственной длительности зондирующего импульса (L>τc), акустически изолированы друг от друга и электрически соединены совместно или раздельно с тактовым, или синхронным включением. Технический результат: обеспечение возможности создания преобразователя поверхностных волн, обеспечивающего контроль изделий из металлов и неметаллов, обладающего повышенной производительностью и точностью определения координат и местоположения дефектов, а также высокой разрешающей способностью, имеющего высокую чувствительность контроля, возможность адаптации при контроле изделий сложного профиля и ограниченного доступа, обеспечивающего выявление разноориентированных дефектов. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Группа изобретений относится к области неразрушающего контроля и может быть использована для ультразвуковой дефектоскопии металлов и неметаллов в машиностроении, авиакосмической отрасли, судостроения и др.

Известен ультразвуковой преобразователь поверхностных волн, содержащий корпус, соединительные провода, призму из оргстекла, с наклеенной на ней пьезопластиной [Алешин Н.П., Белый В.Е., Вопилкин А.Х. и др. «Методы акустического контроля металлов». М., Машиностроение, 1989 г., стр.145]. Поверхностная волна такого преобразователя формируется за счет трансформации упругих (продольных) волн, распространяющихся в призме из оргстекла на границе раздела сред оргстекло/металл. Условие трансформации продольной волны в поверхностную: β>β2кр, где β - угол призмы, β2кр - 2-й критический угол.

К недостаткам такого преобразователя следует отнести значительные габаритные размеры, невозможность адаптации для контроля изделий с ограниченным доступом и сложной конфигурации, неточности и трудности при определении координат и местоположения дефектов, невозможен также контроль неметаллов, что снижает область его использования.

Наиболее близким к заявленной группе изобретений является преобразователь с согласующим элементом из металла, гребенчатой структуры со стороны рабочей поверхности преобразователя [Викторов И.А. «Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике». М., изд-во «Наука», 1965 г., стр.14]. Пластина кварца X-среза располагается сверху согласующего элемента, выполненного из металла и параллельно контролируемой поверхности. Шаг, или период гребенчатой структуры согласующего элемента, выбран равным λR/2, где λR - пространственный период совокупности нормальных возмущений на поверхности твердого тела.

Недостатками такого преобразователя являются:

- низкая интенсивность поверхностных волн за счет потерь при возникновении встречных, гасящих, разнонаправленных поверхностных волн под поверхностью гребенки;

- наличие в контролируемой среде, одновременно с поверхностной волной, интенсивной продольной волны, являющейся «паразитной», затрудняющей обнаружение дефектов и определение их координат, особенно при контроле тонкостенных изделий на фоне многократных переотражений продольной волны в контролируемом изделии;

- большая длительность эхо-сигнала, ухудшающая условие разрешающей способности преобразователя;

- отсутствие возможности адаптации такого преобразователя для контроля деталей сложного профиля и ограниченного доступа;

- значительная трудоемкость и неточности при определения координат дефектов на поверхности изделий, такая же как и у призматических преобразователей.

Техническим результатом группы изобретений является создание преобразователя поверхностных волн, обеспечивающего контроль изделий из металлов и неметаллов, обладающего повышенной производительностью и точностью определения координат и местоположения дефектов, а также высокой разрешающей способностью, имеющего высокую чувствительность контроля, возможность адаптации при контроле изделий сложного профиля и ограниченного доступа, обеспечивающего выявление разноориентированных дефектов.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в ультразвуковом преобразователе поверхностных волн, содержащем пьезоэлементы, имеющие возможность соединения с ультразвуковым дефектоскопом, акустический изолятор, корпус, новым является то, что пьезоэлементы преобразователя поляризованные по толщине, установлены гранью перпендикулярно рабочей поверхности, расположены на расстоянии друг от друга, большем пространственной длительности зондирующего импульса (L>τ·cs), акустически изолированы друг от друга и электрически соединены совместно или раздельно с тактовым или синхронным включением. В способе изготовления ультразвукового преобразователя поверхностных волн новым является то, что пьезоэлементы преобразователя установлены парами, перпендикулярно рабочей поверхности, взаимноперпендикулярно относительно друг друга, электрически соединены парами по раздельной схеме, с тактовым или синхронным включением, акустически изолированы, а излучение упругих волн в контролируемую среду осуществляют непосредственно или через согласующий слой (протектор).

Ниже, со ссылками на графические материалы, приводятся конструкции и описание некоторых, возможных типов преобразователей, охарактеризованных в формуле изобретения.

Ультразвуковой преобразователь поверхностных волн (фиг.1-5) содержит: соединительные провода 1, демпфер или акустический изолятор 2 и 3, корпус 4, пьезоэлементы 5. Преобразователь также может содержать протектор 6. Пьезоэлементы преобразователя, поляризованные по толщине, имеют возможность соединения посредством проводов 1 с дефектоскопом (позицией не обозначен). Пьезоэлементы 5 устанавливают при их монтаже на грань, перпендикулярно рабочей поверхности преобразователя A. Пьезоэлементы 5 могут иметь форму пластин (фиг.1-3), установленных в корпусе параллельно друг другу (фиг.1) или под углом друг к другу (фиг.2). Пьезоэлементы 5 могут иметь округлую, например радиусную, форму и расположены перпендикулярно друг другу (фиг.4), или цилиндрическую форму (фиг.5) и расположены коаксиально относительно друг друга.

Преобразователь может содержать (фиг.3) четыре пьезопластины, образующие две пары, в каждой из которых пластины расположены параллельно друг другу, а пластины разных пар расположены перпендикулярно друг другу. Такое расположение пьезопластин образует замкнутый прямоугольник, сторонами которого являются сами пьезопластины, а область внутри пластин является зоной контроля.

Во всех случаях пьезоэлементы располагают в корпусе на расстоянии относительно друг друга, большем пространственной длительности зондирующего импульса - L>τ·cs.

Сборку (изготовление) преобразователя осуществляют следующим образом.

Пьезоэлементы 5, поляризованные по толщине, с подпаянными контактными проводами, устанавливают на грань пьезоэлемента, перпендикулярно рабочей поверхности преобразователя А и жестко (например, с помощью клея или смолы) соединяют с акустическим изолятором 2 и 3. Пьезоэлементы 5 могут быть установлены на изоляторе параллельно друг другу, под углом друг к другу, перпендикулярно друг другу, коаксиально друг другу или парами, взаимно перпендикулярно друг другу, то есть, как это показано на фиг.1-5.

В качестве акустического изолятора могут быть использованы пористые или холодного прессования полимеры, например пенополистирол, непрозрачные для ультразвуковых колебаний, также возможно использование эпоксидной смолы с поглощающими порошковыми наполнителями и т.д. При этом толщина изолятора должна быть такой, чтобы обеспечивалось, во-первых, разрешение двух эхо-импульсов (зондирующего и прошедшей поверхностной волны), а во-вторых, поглощение прямой продольной волны через изолятор. Для выполнения первого условия необходимо знать длительность τ зондирующего импульса и скорость распространения поверхностной волны в контролируемом материале cs. Таким образом, условие разрешения двух эхо-импульсов: L>τ·cs, где L - толщина используемого акустического изолятора. Обычно эти параметры всегда известны, или их можно непосредственно измерить с помощью измерительной аппаратуры. Для выполнения второго условия достаточно подобрать материал с большим затуханием ультразвуковых колебаний; этому условию соответствует пенопласт и прессованный полистирол.

Далее изолятор, с жестко закрепленными на нем пьезоэлементами 5 и проводниками вставляют в корпус 4, так чтобы пьезоэлементы были на некотором расстоянии от стенок корпуса, При этом пьезоэлементы с изолятором должны непосредственно контактировать с поверхностью через тонкий слой клея (например, эпоксидной смолы). После того как клей застынет, корпус заполняют эпоксидной смолой с порошковым наполнителем (например, железный или свинцовый сурик) и отвердителем до некоторого уровня, при котором акустический изолятор с пьезоэлементами полностью закрыт смолой, но при этом подпаянные проводники выведены за уровень смолы и зафиксированы.

После завершения процесса полимеризации эпоксидной смолы (для ускорения процесса, его проводят с подогревом смолы до температуры примерно 40°C) контактные проводники подпаивают к разъемам. В результате проведенных операций получена конструкция ультразвукового преобразователя, который при соответствующем подключении к ультразвуковому дефектоскопу, может работать в различных режимах контроля: раздельно-совмещенном, совмещенном, по отдельности или совместно. При этом пьезоэлементы 5 преобразователя контактируют в процессе работы с поверхностью контролируемого материала непосредственно или через тонкий слой согласующей среды (протектора) 6.

Изготовленный ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.

При подключении к ультразвуковому дефектоскопу в раздельно-совмещенном режиме (фиг.1, 2) один из пьезоэлементов, подключенный к генератору, совершает упругие колебания в импульсном режиме, на резонансной частоте, другой, подключенный к приемнику, работает в ждущем режиме. При этом на экране дефектоскопа наблюдается только один зондирующий импульс. При установке преобразователя на смоченную водой (маслом) поверхность контролируемого материала (металла/неметалла), пьезоэлемент, подключенный к генератору зондирующих импульсов, своей гранью излучает в среду упругую поверхностную волну, которая принимается гранью другим приемным пьезоэлементом, работающим в ждущем режиме. Если в месте установки преобразователя нет дефекта, то на экране дефектоскопа на некотором расстоянии от зондирующего сигнала появится эхо-импульс прошедшей поверхностной волны. Если под поверхностью преобразователя в материале имеется дефект (поверхностный/подповерхностный), то эхо-импульс прошедшей поверхностной волны ослабнет на некоторую величину в зависимости от величины дефекта и глубины его залегания. На экране дефектоскопа эхо-импульс уменьшится или пропадет полностью, что и будет зарегистрировано как дефект (реализация теневого метода контроля). Местоположение дефекта при этом оказывается локализовано в зоне контактной поверхности преобразователя, между двумя пьезоэлементами, и фактически определяется только длительностью зондирующего импульса и выбранным расстоянием между пьезоэлементами, при этом минимально возможное расстояние выбирается из условия разрешения двух импульсов, один из которых зондирующий. Поверхностная волна в контролируемой среде образуется за счет знакопеременных сдвиговых деформаций, направленных в разные стороны от колеблющегося с заданной частотой и амплитудой пьезоэлемента, поляризованного по толщине, ориентированных параллельно поверхности ввода. Частицы среды воспринимают импульсные сдвиговые деформации, передающиеся непосредственно или через протектор от пьезоэлементов, и образуют бегущую упругую поверхностную волну со скоростью, равной cs. При этом поверхностная волна образуется без трансформации одного типа волны в другой, как это происходит, например, в призме из оргстекла или в согласующей «гребенке», а следовательно, в этом случае отсутствуют и потери на преобразовании. Излучение упругих поверхностных волн от пьезоэлементов, установленных на контролируемую поверхность, происходит в обе стороны, что в обоснованных случаях повышает производительность контроля. В преобразователях, работающих по раздельной схеме, вторая волна становится «паразитной» и от нее избавляются путем применения акустической изоляции.

Следует также отметить, что в предложенной конструкции преобразователя при возбуждении поверхностных волн отсутствует «паразитная» продольная волна, как это происходит в прототипе, которая затрудняет процесс расшифровки осциллограмм/дефектограмм, особенно при контроле тонкостенных изделий. Заложенный в конструкцию принцип формирования поверхностных волн позволяет проводить контроль, например, тонкой фольги толщиной несколько микрон, а также отслоения тонких покрытий. Однако следует учитывать, что поверхностная волна будет иметь место только в твердых материалах, там где возможны сдвиговые деформации среды. Это могут быть металлы и их сплавы, а также неметаллы - композиционные материалы, полимеры: поликарбонаты, органическое стекло, полиамиды и др. Таким образом, данный преобразователь, в отличие от аналогов, одновременно позволяет проводить контроль и неметаллов.

При подключении к дефектоскопу только одного пьезоэлемента, в совмещенном режиме (второй пьезоэлемент отсоединен) преобразователь излучает упругие колебания в обе стороны, за счет чего повышается производительность контроля. Однако при этом затрудняется процесс расшифровки и идентификации дефектов. В каждом конкретном случае разработчики методики контроля оценивают и выбирают тот режим контроля (подключения пьезопластин), который обеспечивает необходимую надежность и производительность контроля.

При подключении двух пьезоэлементов в совмещенном режиме контроля, производительность увеличивается в два раза, однако возможно нежелательное влияние колебаний одного пьезоэлемента на другой. Чтобы этого не происходило, пьезоэлементы включают в разные такты: в первом такте частоты следования работает первый, во втором - второй, в третьем такте - опять первый, в четвертом - второй и т.д. Либо каждый пьезоэлемент подключают к разным независимым каналам. Это возможно при наличии двухканального дефектоскопа. Работа такого преобразователя аналогична описанному выше, только индикация дефектов происходит по каждому из независимых каналов.

Для работы преобразователя с двумя парами пьезопластин (фиг.3) их соединяют парами, например, по раздельной схеме с тактовым, синхронным или канальным, независимым включением. Тактовое включение - в первом такте частоты следования идет возбуждение и прием первой пары пьезоэлементов, во втором - соответственно второй пары, в третьем такте - опять первая пара, в четвертом - вторая и так далее по всему циклу контроля. Синхронное включение - работают одновременно обе пары пьезоэлементов. Канальное, независимое включение - работа каждой пары пьезоэлементов в преобразователе осуществляется по двум независимым каналам дефектоскопа, с независимой индикацией информации по дефектам в раздельном или совмещенном режиме. Также возможно включение двух смежных пьезопластин к генератору зондирующих импульсов для работы в режиме излучения, а двух других смежных - в режиме приема. Возможны и другие варианты включения пьезопластин, не рассмотренные в этом описании. При включении преобразователя в работу по одному из описанных режимов (например, раздельному режиму с тактовым переключением) наблюдают только один импульс в начале развертки - зондирующий (при ненагруженном на акустическую среду преобразователе). При установке преобразователя на смоченную контактной средой поверхность контролируемого изделия на развертке появятся два эхо-импульса на расстоянии, определяемом величиной задержки. При сканировании преобразователем по поверхности изделия с заданными шагом и траекторией контроля в момент попадания в область контроля под преобразователем дефекта (несплошности среды) амплитуда двух эхо-импульсов уменьшится до некоторой величины, что будет зафиксировано индикатором дефектоскопа. И независимо от ориентации дефекта материала он будет выявляться соответствующей парой пьезопластин преобразователя, по отношению к которой он ориентирован оптимально, с точки зрения выявляемости. Т.е. при таком расположении пьезоэлементов реализуется теневой метод контроля с выявлением в контролируемом изделии дефектов, расположенных в произвольном месте и любой ориентации, независимо от материала (металла/неметалла).

Преобразователь, показанный на фиг.4, снабжен пьезоэлементами формой части цилиндра 5 (частный случай пьезоэлемента - полуцилиндр).

Характерная особенность преобразователя с пьезоэлементами радиусной формы в том, что если пьезоэлемент плоской формы излучает в среду в обе противоположенные стороны плоский фронт поверхностной волны, то при использовании пьезоэлементов данной формы за счет их кривизны, с одной стороны формируется сходящийся фронт упругой волны (с эффектом фокусировки) и фокальной зоной на расстоянии, пропорциональной радиусу кривизны, в обратную сторону распространяется расходящийся фронт упругой поверхностной волны, ненаправленный (сферическая волна). Оба этих явления выгодно использовать при контроле в следующих случаях: эффект фокусировки важен с точки зрения повышения чувствительности и разрешающей способности, а эффект формирования ненаправленной (сферической) волны повышает производительность контроля и выявление разноориентированных дефектов контролируемого материала.

Использование в преобразователе пьезоэлементов цилиндрической формы (фиг.5) наиболее целесообразно для выявления разноориентированных дефектов, которые попадают в кольцевую зону прозвучивания, между двумя коаксиально расположенными пьезоэлементами. При подключении преобразователя к ультразвуковому дефектоскопу, преобразователь работает также, как и преобразователь на фиг.1, отличие - в форме пьезоэлементов, поэтому описывать его работу нецелесообразно. Его преимущество в том, что он за счет формы цилиндра формирует в контролируемой среде ненаправленную поверхностную волну, обеспечивающую выявление разноориентированных дефектов материала.

Источники информации

1. Алешин Н.П., Белый В.Е., Вопилкин А.Х. и др. Методы акустического контроля металлов. М., Машиностроение, 1989, стр.145.

2. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. М., изд-во «Наука», 1965 г., стр. 14.

1. Ультразвуковой преобразователь поверхностных волн, содержащий пьезоэлементы, имеющие возможность соединения с ультразвуковым дефектоскопом, акустический изолятор, корпус, отличающийся тем, что пьезоэлементы преобразователя, поляризованные по толщине, установлены на одну из граней перпендикулярно рабочей поверхности, расположены на расстоянии друг от друга, большем пространственной длительности зондирующего импульса (L>τc), акустически изолированы друг от друга и электрически соединены совместно или раздельно с тактовым или синхронным включением.

2. Способ изготовления ультразвукового преобразователя поверхностных волн, отличающийся тем, что пьезоэлементы преобразователя устанавливают парами на одну из граней перпендикулярно рабочей поверхности, причем пьезоэлементы каждой пары параллельны друг другу, а сами пары располагают перпендикулярно относительно друг друга, электрически соединяют парами по раздельной схеме с тактовым или синхронным включением, акустически изолируют, а излучение упругих волн в контролируемую среду осуществляют непосредственно или через согласующий слой (протектор).



 

Похожие патенты:

Использование: для измерения расстояния, оставшееся до препятствия, при парковке автомобиля. Сущность: заключается в том, что ультразвуковой датчик (100) имеет корпус (101) с круговой боковой стенкой (102) и дном (104), па котором размещен преобразовательный элемент (106) для формирования ультразвуковых колебаний, при этом боковая стенка (101) имеет нижний участок (108), на котором боковая стенка (102) в параллельной дну (104) плоскости имеет в основном вращательно-асимметричный профиль, и верхний участок (114), на котором боковая стенка (102) в направлении ее верхнего края (116) переходит в по существу вращательно-симметричный профиль.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к акустическим датчикам. Акустический датчик содержит пьезоэлектрическую подложку, общий электрод, расположенный на одной стороне пьезоэлектрической подложки, набор первых электродных структур, расположенных на противоположной стороне пьезоэлектрической подложки относительно общего электрода, причем каждая первая электродная структура расположена радиально относительно условной центральной точки и содержит набор электродных элементов, расположенных по окружностям.
Использование: для ультразвуковых физиотерапевтических процедур, применяемых в медицине и косметологии. Сущность заключается в том, что ультразвуковой преобразователь для физиотерапевтических аппаратов содержит защитный слой пьезоэлемента, выполненный из износоустойчивой силикатной эмали.

Использование: для акустико-эмиссионной (АЭ) диагностики состояния объектов контроля. Сущность: заключается в том, что селективный акустико-эмиссионный пьезопреобразователь упругих волн с круговой диаграммой направленности на плоской или развертке криволинейной листовой конструкции включает круговой пьезоэлемент, поверхности которого образованы вращением плоской фигуры в виде выпуклого многоугольника с числом сторон не менее четырех вокруг оси, перпендикулярной основанию пьезоэлемента, с нанесенным на нем рабочим электродом, при этом в его состав введен акустический блок, включающий упомянутый круговой пьезоэлемент, выполненный в виде конечного цилиндра или усеченного конуса, с углом наклона боковой поверхности к основанию не более 90°, и призму-протектор, вставленную в круговой пьезоэлемент и сопрягающуюся по форме с его внутренней рабочей поверхностью, материал которой имеет скорость продольных волн меньше скорости распространения селектируемой моды нормальных волн, причем рабочий электрод нанесен на внутреннюю поверхность кругового пьезоэлемента.

Изобретение относится к области подводной техники и может быть использовано при проектировании и разработке доплеровских измерителей абсолютной скорости движения подводных объектов относительно дна.

Изобретение относится к ультразвуковой технике, а именно к пьезокерамическим преобразователям, и может быть использовано как при разработке новых акустических систем, так и в существующем оборудовании на базе пьезокерамических преобразователей.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано либо в качестве управляемого по направлению датчика движения, либо в качестве доказательства возникновения силы отдачи, приложенной к источнику звукового волнового поля, со стороны расположенного на траектории распространения этого волнового поля материального объекта.

Изобретение относится к медицинской технике и может быть использовано в ультразвуковых диагностических приборах. .

Изобретение относится к области акустической метрологии и, в частности, к пьезоэлектрическим преобразователям. Пьезоэлектрический преобразователь состоит из двух одинаковых поперечно поляризованных пьезоэлектрических пластин, направления линейных поляризаций которых взаимно ортогональны. Толщины пластин одинаковы и равны четверти длины волны на рабочей частоте. Поверхности обеих пластин содержат электроды, подсоединенные к источнику напряжения. Электроды могут быть соединены с источником электрического сигнала так, что наружные электроды соединены с одним выходом источника, а внутренние электроды - с другим, или так, что наружный электрод одной пластины и внутренний электрод другой пластины подсоединены к одному выходу источника, а два оставшихся электрода - к другому выходу. Технический результат - создание пьезоэлектрического преобразователя, излучающего волны с круговой поляризацией. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области медицинской диагностики и направлено на создание ультразвукового нелинейного томографа, содержащего малое количество приемных и излучающих преобразователей, преимущественно для маммографии, дефектоскопии и неразрушающего контроля различных объектов. Ультразвуковой томограф включает приемно-излучающее устройство с приемоизлучающими пьезопреобразователями, к входу которого подключен канал формирования излучаемых сигналов, а к выходу - канал анализа принятых сигналов. Приемно-излучающее устройство содержит, по меньшей мере, два излучающих цилиндрических пьезопреобразователя с широкой полосой излучаемых кодированных сигналов и, по меньшей мере, один приемный цилиндрической пьезопреобразователь с широкой полосой принимаемого сигнала, продольная ось которых расположена вертикально, и систему акустических зеркал, включающую вертикально расположенные друг над другом нижнее малое акустическое зеркало и верхнее большое акустическое зеркало, которые выполнены в виде соосных усеченных конусов с одинаковыми углом конусности и высотой и различным средним радиусом. Излучающие и приемный пьезопреобразователи установлены на уровне нижнего малого акустического зеркала, а их высота составляет 0,8÷0,9 от высоты каждого из акустических зеркал. Использование изобретения позволяет повысить разрешающую способность восстановления изображения внутренних структур мягких тканей при уменьшении количества преобразователей. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области конструирования гидроакустической аппаратуры, в частности гидроакустических антенн, герметизированных полимерами. Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности антенны в режимах излучения и приема. Антенна содержит стержневые электроакустические преобразователи 1, основание 2, на котором укреплены преобразователи 1, отражающие боковые акустические экраны 3. Зазоры между преобразователями 1 и между преобразователями 1 и боковыми акустическими экранами 3 заполнены эластичным полимером 4, а для герметизации антенны использован жесткий полимер 5. 2 ил.

Использование: для неразрушающего контроля изделий. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой раздельно-совмещенный широкозахватный преобразователь содержит призмы-волноводы, установленную на первой призме излучающую пьезопластину и размещенные на второй призме в ряд в одной плоскости приемные пьезопластины, состыкованные друг с другом, а между излучающей и приемными пьезопластинами размещен электроакустический экран, при этом преобразователь оснащен вторым электроакустическим экраном и третьей призмой - волноводом, на которой размещены дополнительные приемные пьезопластины, причем третья призма расположена с противоположной стороны относительно первой призмы симметрично второй призме, приемные пьезопластины призм смещены относительно друг друга на половину их длины так, что стыки пьезопластин второй призмы располагаются напротив центра пластин, установленных на третьей призме, а второй электроакустический экран размещен между первой и третьей призмами. Технический результат: повышение производительности и качества контроля за счет уменьшения неравномерности амплитудной характеристики по ширине преобразователя. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики, а именно к конструированию волноводного направленного преобразователя, способного работать в полосе частот для гидроакустических средств различного назначения, в том числе и буксируемых, в качестве антенн систем: гидролокации, связи, навигации, профилирования, акустической томографии, подсветки подводной обстановки и т.д. Сущность изобретения: гидроакустический волноводный направленный преобразователь содержит изолированный от внешней среды газозаполненный прочный корпус, в котором размещен активный элемент в виде армированного стержневого пьезопакета, жестко состыкованный с упругим цилиндрическим волноводом через крепежно-герметизирующую накладку в форме стакана, которая обеспечивает гибкое соединение с прочным корпусом. Волновод преобразователя выполнен из композитного материала, например, из эбонита и латуни, и представляет собой периодическую мелкослоистую структуру, состоящую из одинаковых, чередующихся звеньев равной толщины; при этом ориентация звеньев волновода, выполненных из композитного материала, перпендикулярна оси волновода, а волновод армирован тонкими упругими стержнями, изготовленными, например, из титана. Технический результат: улучшение технических характеристик гидроакустического преобразователя, а именно достижение более узких диаграмм направленности, высокой чувствительности, мощности излучения, повышение прочности конструкции преобразователя и ее надежности наряду с меньшими массогабаритными характеристиками волновода. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для ультразвукового применения в текучей среде. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой преобразователь для применения в текучей среде включает в себя по меньшей мере один сердечник, который содержит по меньшей мере один электроакустический преобразующий элемент, и по меньшей мере один корпус, имеющий по меньшей мере две корпусные части, из которых по меньшей мере одна первая корпусная часть по меньшей мере частично окружает сердечник с обеспечением возможности доступа к тыльной, обращенной от текучей среды стороне электроакустического преобразующего элемента, а по меньшей мере одна вторая корпусная часть соединена с первой корпусной частью и в основном закрывает ультразвуковой преобразователь с его обращенной от текучей среды стороны, причем ультразвуковой преобразователь также содержит по меньшей мере одну контактную скобу для электрического контактирования электроакустического преобразующего элемента, в частности по существу формоустойчивую контактную скобу, причем контактная скоба проходит через вторую корпусную часть во внутреннее пространство ультразвукового преобразователя и в нем электрически соединена с электроакустическим преобразующим элементом, и контактная скоба соединена с первой корпусной частью, в частности с геометрическим и/или силовым замыканием. Технический результат: обеспечение возможности упрощения монтажа и сборки ультразвукового преобразователя. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Использование: для контролируемого нагревания тканей тела с помощью высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что конвексный преобразователь высокоинтенсивного фокусированного ультразвука (HIFU) содержит конвексную пьезоэлектрическую антенную решетку, имеющую противоположные выпуклую и вогнутую заднюю поверхности, причем передняя поверхность содержит акустическую передающую поверхность, и множество электродов, расположенных на выпуклой задней поверхности, для применения электрических передающих сигналов к антенной решетке, и печатную плату, расположенную на отдалении от и напротив задней поверхности конвексной пьезоэлектрической антенной решетки, которая связывает электрические сигналы с электродами антенной решетки, причем пространство между печатной платой и конвексной пьезоэлектрической антенной решеткой содержит акустический воздушный задний проход пьезоэлектрической антенной решетки для воздушного охлаждения конвексной пьезоэлектрической антенной решетки и печатной платы. Технический результат: улучшение охлаждения конструкционных элементов конвексного преобразователя высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Использование: для контролируемого нагревания тканей тела с помощью высокоинтенсивного фокусированного ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что изогнутый высокоинтенсивный фокусированный ультразвуковой (HIFU) преобразователь содержит множество изогнутых композитных керамических пьезоэлектрических плиток, имеющих противоположные выпуклые и вогнутые поверхности, причем каждая плитка имеет электроды на поверхностях, электрически связанные с композитным керамическим пьезоэлектрическим материалом, и множество областей акустической передачи, находящихся на каждой плитке и возбуждаемых посредством электродов на выпуклой поверхности, причем области передачи и электроды акустически отделены от окружающих областей надрезами в композитном керамическом пьезоэлектрическом материале, при этом множество плиток подогнаны друг к другу, чтобы образовывать, по существу, непрерывную изогнутую композитную пьезоэлектрическую поверхность, которая передает HIFU акустическую энергию. Технический результат: обеспечение возможности создания изогнутого высокоинтенсивного фокусированного ультразвукового (HIFU) преобразователя из малого числа композитных керамических пьезоэлектрических плиток. 14 з.п. ф-лы, 16 ил.

Изобретение относится к области гидроакустики и может быть использовано при разработке направленных эффективных волноводных преобразователей для гидроакустических средств различного назначения. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждение волноводного преобразователя включает процесс преобразования электрической энергии в энергию распространяющейся в упругом волноводе вытекающей волны. При этом возбуждение волны производят стержневым пьезопакетом, инверсно расположенным во внутреннем пространстве полого газозаполненного цилиндрического волновода, а инверсию фронта продольной волны в пространстве обеспечивают ее отражением от внешней ненагруженной поверхности согласующей накладки. Технический результат заключается в обеспечении направленного акустического поля с низким уровнем тыльного излучения, работе в широкой полосе частот с сохранением обратимости, высокой чувствительности и излучаемой мощности, значительном уменьшении массогабаритных характеристик. 2 н. 4 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к вибрационной технике. Вибратор содержит корпус и пьезоэлемент. Пьезоэлемент выполнен в виде пакета пьезокерамических колец, к внутренней поверхности которых прикреплены шпоночные элементы, входящие в соответствующие пазы в цилиндрической оправке. Ось симметрии оправки перпендикулярна основанию, а диск, соединенный с оправкой, контактирует своей нижней поверхностью с верхним пьезокерамическим кольцом пьезоэлемента. На верхней поверхности диска установлены измерительные пьезоэлементы. Внешний диаметр диска равен внешнему диаметру пакета пьезокерамических колец, а основание представляет собой прямоугольной формы пластину. Токонепроводящий корпус выполнен в виде цилиндрической обечайки, при этом нижний торец обечайки опирается на кольцо, жестко прикрепленное к верхней плоскости основания, соосно оправке, а верхний ее торец закрыт крышкой с центральным отверстием под наконечник. Устройство также снабжено тензодатчиками, а в цилиндрической оправке выполнена внутренняя полость, заполненная элементами, создающими дополнительное стохастическое движение, При этом в нижней части цилиндрической оправки закреплена при помощи крепежных элементов крышка. Технический результат - расширение частотного диапазона виброускорений. 2 ил.

Использование: для ультразвуковой дефектоскопии объектов. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой преобразователь поверхностных волн содержит пьезоэлементы, имеющие возможность соединения с ультразвуковым дефектоскопом, акустический изолятор, корпус, при этом пьезоэлементы преобразователя, поляризованные по толщине, установлены на одну из граней перпендикулярно рабочей поверхности, расположены на расстоянии друг от друга, большем пространственной длительности зондирующего импульса, акустически изолированы друг от друга и электрически соединены совместно или раздельно с тактовым, или синхронным включением. Технический результат: обеспечение возможности создания преобразователя поверхностных волн, обеспечивающего контроль изделий из металлов и неметаллов, обладающего повышенной производительностью и точностью определения координат и местоположения дефектов, а также высокой разрешающей способностью, имеющего высокую чувствительность контроля, возможность адаптации при контроле изделий сложного профиля и ограниченного доступа, обеспечивающего выявление разноориентированных дефектов. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх