Ультразвуковой иммерсионный многосекционный пьезоэлектрический преобразователь



Ультразвуковой иммерсионный многосекционный пьезоэлектрический преобразователь
Ультразвуковой иммерсионный многосекционный пьезоэлектрический преобразователь
Ультразвуковой иммерсионный многосекционный пьезоэлектрический преобразователь

 

G01N29/00 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

Владельцы патента RU 2541672:

Курочкин Александр Сергеевич (RU)

Использование: для дефектоскопии и толщинометрии различных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что ультразвуковой иммерсионный многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь содержит герметичный корпус с демпфирующим веществом, пьезоэлементы, установленные внутри корпуса и расположенные в корпусе симметрично относительно акустической оси преобразователя, и линзу, расположенную со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов, акустические оси пьезоэлементов пересекаются между собой на продольной оси преобразователя, вектор поляризации всех пьезоэлементов направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества, причем линза выполнена общей для всех пьезоэлементов или состоит из отдельных секций, при этом пьезоэлементы расположены с образованием вогнутой или выпуклой относительно линзы поверхности, все пьезоэлементы выполнены с общим для них положительным и отрицательным электродами, перекрывающими заполненные полимерным компаундом промежутки между пьезоэлементами и подключенными к электрическому герметичному разъему, при этом линза и демпфирующее вещество поверхностями, обращенными к образованным пьезоэлементами и полимерным компаундом поверхностям, каждая со своей стороны, плотно прилегает к расположенным на этих поверхностях электродам, причем линза приклеена к расположенному на пьезоэлементах электроду или плотно прилегает к электроду через слой акустически проводящей жидкости. Технический результат: обеспечение возможности увеличения длины рабочей зоны и расширения диаграммы направленности пьезоэлектрического преобразователя при упрощении конструкции преобразователя. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к ультразвуковой измерительной технике, а именно к пьезоэлектрическим преобразователям, и может быть использовано при дефектоскопии и толщинометрии при исследовании различного рода материалов, в частности труб, металлического проката, пластиков и неоднородных материалов, таких например, как сварные конструкции.

Известен ультразвуковой преобразователь, содержащий корпус с протектором в виде усеченного конуса, пьезоэлемент и демпфер, размещенный в корпусе (см. заявку GB №2091520, кл. G01N 29/00, 28.07.1982).

Данный преобразователь создает в исследуемом материале только продольную волну и может быть использован только в области высоких частот, что сужает область его использования. Кроме того, для установки преобразователя на исследуемое изделие необходима смачивающая жидкость.

Известен раздельно-совмещенный преобразователь, в корпусе которого установлены под углом 45 градусов излучатель поперечной волны и приемный элемент (см. патент FR №2499248, кл. G01N 29/00, 06.08.1982).

Данный преобразователь работает в высокочастотной области и требует значительных усилий для обеспечения хорошего акустического контакта, что сужает область его использования.

Кроме того, общим недостатком описанных выше преобразователей является то, что они не могут работать в иммерсионном режиме.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой иммерсионный многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий герметичный корпус с демпфирующим веществом, пьезоэлементы, установленные внутри корпуса и расположенные в корпусе симметрично относительно акустической оси преобразователя, и линзу, сопряженную с пьезоэлементами со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов, акустические оси пьезоэлементов пересекаются между собой на продольной оси преобразователя в направлении излучения преобразователя, вектор поляризации всех пьезоэлементов направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества, причем линза выполнена общей для всех пьезоэлементов или состоит из отдельных секций, соединенных между собой в местах сопряжения связующим веществом, например клеем или полимерным компаундом (см. патент на полезную модель RU №114786, кл. G01N 29/00, 10.04.2012).

Данный преобразователь выполнен с возможностью его использования для контроля объектов с шероховатой, неподготовленной и криволинейной поверхностью. Однако данный преобразователь имеет сравнительно сложную конструкцию, что снижает его надежность и ограничивает диапазон возможных конфигураций диаграммы излучения.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение достоверности контроля целостности контролируемого материала за счет увеличения длины рабочей зоны и расширения диаграммы направленности пьезоэлектрического преобразователя при упрощении конструкции преобразователя.

Технический результат заключается в том, что достигается повышение достоверности контроля целостности контролируемого материала.

Задача решается, а технический результат достигается за счет того, что ультразвуковой иммерсионный многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь содержит герметичный корпус с демпфирующим веществом, пьезоэлементы, установленные внутри корпуса и расположенные в корпусе симметрично относительно акустической оси преобразователя, и линзу, расположенную со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов, акустические оси пьезоэлементов пересекаются между собой на продольной оси преобразователя, вектор поляризации всех пьезоэлементов направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества, причем линза выполнена общей для всех пьезоэлементов или состоит из отдельных секций, соединенных между собой в местах сопряжения связующим веществом, например клеем или полимерным компаундом, пьезоэлементы расположены с образованием вогнутой или выпуклой относительно линзы поверхности, промежутки между пьезоэлементами заполнены полимерным компаундом с образованием плавно изогнутых, общих с пьезоэлементами поверхностей, одна из которых обращена в сторону линзы, а другая - в сторону демпфирующего вещества, все пьезоэлементы выполнены с общим для них положительным и отрицательным электродами, перекрывающими заполненные полимерным компаундом промежутки между пьезоэлементами и подключенными к электрическому герметичному разъему, при этом линза и демпфирующее вещество поверхностями, обращенными к образованным пьезоэлементами и полимерным компаундом поверхностям, каждая со своей стороны, плотно прилегает к расположенным на этих поверхностях электродам, причем линза приклеена к расположенному на пьезоэлементах электроду или плотно прилегает к электроду через слой акустически проводящей жидкости толщиной меньше чем δ 4 , где δ - длина волны ультразвука в жидкости, прилегающие поверхности линзы и демпфирующего вещества повторяют поверхности электродов к которым они прилегают, а линейный размер излучающей поверхности каждого пьезоэлемента равен или меньше h=C/2F, где C - скорость звука в материале пьезоэлемента; F - резонансная частота пьезоэлемента.

Пьезоэлементы предпочтительно имеют относительно продольной оси преобразователя попарно одинаковую форму.

Пьезоэлементы стороной, обращенной к контролируемому материалу, могут быть расположены под острым или тупым углом к акустической оси пьезоэлектрического преобразователя, соответственно, в случае расположения пьезоэлементов с образованием вогнутой или выпуклой поверхности.

Линза, предпочтительно, выполненная в виде слоя акустически проводящего твердого материала, имеет толщину S напротив каждого из пьезоэлементов, равную

λ 4 = c 4 f ,

где λ - длина волны ультразвука в материале линзы;

c - скорость звука в материале линзы;

f - рабочая частота пьезоэлемента.

Линза может иметь клиновидную форму напротив каждого пьезоэлемента в плоскости продольного сечения, проходящей через акустические оси пьезоэлементов, а толщина линзы в месте прохождения через нее акустической оси пьезоэлемента равна λ 4 .

Линза может быть выполнена с цилиндрической наружной поверхностью, обращенной вогнутой частью в сторону контролируемого материала и выполненной напротив каждого из пьезоэлементов, причем образующая цилиндрической поверхности перпендикулярна плоскости, в которой лежат акустические оси пьезоэлементов, линза имеет наименьшую толщину, равную λ/4, а образующая цилиндрической поверхности в точке наименьшей толщины цилиндрической поверхности пересекается с акустической осью соответствующего пьезоэлемента с увеличением толщины линзы в направлении от этой акустической оси.

Выполнение пьезоэлементов расположенными с образованием вогнутой или выпуклой относительно линзы поверхности с промежутками между пьезоэлементами, заполненными полимерным компаундом с образованием плавно изогнутых, общих с пьезоэлементами поверхностей, одна из которых обращена в сторону линзы, а другая - в сторону демпфирующего вещества в сочетании с тем, что все пьезоэлементы выполнены с общим для них положительным и отрицательным электродами, перекрывающими заполненные полимерным компаундом промежутки между пьезоэлементами и подключенными к электрическому герметичному разъему, при этом линза и демпфирующее вещество поверхностями, обращенными к образованным пьезоэлементами и полимерным компаундом поверхностям, каждая со своей стороны, плотно прилегает к расположенным на этих поверхностях электродам, причем прилегающие поверхности линзы и демпфирующего вещества повторяют поверхности электродов, к которым они прилегают, а линейный размер излучающей поверхности каждого пьезоэлемента равен или меньше h=C/2F, где C - скорость звука в материале пьезоэлемента; F - резонансная частота пьезоэлемента, позволяет добиться упрощения конструкции преобразователя за счет возможности выполнения пьезоэлементов скомпонованными с электродами в виде отдельного блока, который легко вставить в преобразователь при сборке или легко заменить в случае необходимости, например при ремонте. Таким образом, преобразователь может состоять из отдельных конструктивно простых элементов: блока пьезоэлементов, линзы и демпфирующего вещества, из которых легко собирается преобразователь практически любой необходимой конфигурации. Кроме того, представляется возможность создавать блоки из пьезоэлементов с обращенной к линзе поверхностью, которая может быть двухмерной, например близкой к цилиндрической, или трехмерной, например близкой к сферической, что в свою очередь позволяет создавать преобразователи практически с любой требуемой длиной рабочей зоны пьезоэлектрического преобразователя, что позволяет повысить достоверность контроля целостности контролируемого материала

Выполнение толщины линзы равной λ 4 позволяет добиться максимальной чувствительности пьезоэлектрического преобразователя за счет эффекта просветления.

Выполнение линзы с описанными выше клиновидными поверхностями позволяет сократить длительность эхо-импульса и увеличить соотношение сигнал/шум.

Выполнение линзы с цилиндрическими поверхностями позволяет, помимо приведенных выше качеств, обеспечить концентрацию энергии акустического поля в заданной области.

На фиг.1 представлен продольный разрез ультразвукового иммерсионного многоэлементного пьезоэлектрического преобразователя с двумя пьезоэлементами и линзой с цилиндрическими поверхностями.

На фиг.2 представлен продольный разрез ультразвукового иммерсионного многоэлементного пьезоэлектрического преобразователя с пьезоэлементами и линзой с клиновидной формой напротив каждого пьезоэлемента.

На фиг.3 представлен продольный разрез ультразвукового иммерсионного многоэлементного пьезоэлектрического преобразователя с образованной пьезоэлементами выпуклой поверхностью, обращенной к контролируемому материалу.

Ультразвуковой иммерсионный многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь содержит герметичный корпус 1 с демпфирующим веществом 2, пьезоэлементы 3, установленные внутри корпуса 1 и расположенные в корпусе 1 симметрично относительно акустической оси 4 преобразователя, и линзу 5, расположенную со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов 3.

Пьезоэлементы 3 могут быть выполнены в виде круглых, сегментных или прямоугольных пластин и расположены со стороны, обращенной к контролируемому материалу под острым α или тупым β углом к акустической оси 4 пьезоэлектрического преобразователя, соответственно, в случае расположения пьезоэлементов 3 с образованием вогнутой или выпуклой поверхности, при этом пьезоэлементы 3, предпочтительно, имеют относительно продольной оси (совпадающей с акустической осью 4) преобразователя попарно одинаковую форму и выполнены с электродами 6 и 7 на их противоположных поверхностях, подключенными к электрическому герметичному разъему 8. Акустические оси 9 пьезоэлементов 3 пересекаются между собой на продольной оси преобразователя.

Вектор поляризации всех пьезоэлементов 3 направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества 2, причем линза 5 выполнена общей для всех пьезоэлементов 3 или состоит из отдельных секций 10, соединенных между собой в местах сопряжения связующим веществом, например клеем или полимерным компаундом.

Пьезоэлементы 3 расположены с образованием вогнутой (фиг.1 и 2) или выпуклой (фиг.3) относительно линзы 5 поверхности. Промежутки между пьезоэлементами 3 заполнены полимерным компаундом 11 с образованием плавно изогнутых, общих с пьезоэлементами 3 поверхностей, одна из которых обращена в сторону линзы 5, а другая - в сторону демпфирующего вещества 2.

Все пьезоэлементы 3 выполнены с общим для них положительным 7 и отрицательным 6 электродами, перекрывающими заполненные полимерным компаундом 11 промежутки между пьезоэлементами 3 и подключенными к электрическому герметичному разъему 8, при этом линза 5 и демпфирующее вещество 2 поверхностями, обращенными к образованным пьезоэлементами 3 и полимерным компаундом 11 поверхностям, каждая со своей стороны, плотно прилегает к расположенным на этих поверхностях электродам 6 и 7, причем линза 5 приклеена к расположенному на пьезоэлементах 3 электроду 7 или плотно прилегает к электроду 7 через слой акустически проводящей жидкости (не показано на чертеже) толщиной меньше чем δ 4 , где δ - длина волны ультразвука в жидкости, прилегающие поверхности линзы 5 и демпфирующего вещества 2 повторяют поверхности электродов 6 и 7, к которым они прилегают, а линейный размер излучающей поверхности каждого пьезоэлемента 3 равен или меньше h=C/2F, где C - скорость звука в материале пьезоэлемента 3; F - резонансная частота пьезоэлемента 3.

Линза 5, предпочтительно, выполненная в виде слоя акустически проводящего твердого материала, имеет толщину S напротив каждого из пьезоэлементов (на чертеже не показано), равную

λ 4 = c 4 f ,

где λ - длина волны ультразвука в материале линзы;

c - скорость звука в материале линзы;

f - рабочая частота пьезоэлемента.

Линза 5 может иметь клиновидную форму напротив каждого пьезоэлемента 3 в плоскости продольного сечения проходящей через акустические оси 9 пьезоэлементов, а толщина линзы в месте прохождения через нее акустической оси 9 пьезоэлемента равна λ 4 .

Линза 5 может быть выполнена с цилиндрической наружной поверхностью, обращенной вогнутой частью в сторону контролируемого материала и выполненной напротив каждого из пьезоэлементов 3 (фиг.1), причем образующая цилиндрической поверхности перпендикулярна плоскости, в которой лежат акустические оси 9 пьезоэлементов, линза 5 имеет наименьшую толщину, равную λ/4, а образующая цилиндрической поверхности в точке наименьшей толщины цилиндрической поверхности пересекается с акустической осью 9 соответствующего пьезоэлемента с увеличением толщины линзы в направлении от этой акустической оси 9.

Ультразвуковой иммерсионный многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

После установки преобразователя в жидкости линзой 5 над поверхностью контролируемого материала к выводам электрического герметичного разъема 8 подводят возбуждающее напряжение или в случае приема ультразвуковых колебаний снимают с этих выводов принятый сигнал. В режиме излучения, благодаря подключению электродов пьезоэлементов 3 к соответствующим выводом разъема 8, пьезоэлементы 3 колеблются синфазно, излучая в жидкость продольные волны. Волновой фронт достигает поверхности контролируемого объекта и, в зависимости от угла падения, формирует в нем фронт продольных или поперечных волн. При встрече этого фронта с неоднородностью материала или дефектом, формируется отраженный эхо-импульс.

В режиме приема отраженные волны принимаются всеми пьезоэлементами 3 или их частью и образуют выходной электрический сигнал на выводах разъема 8.

Размещение пьезоэлементов 3 описанным выше способом в сочетании с выполнением их с попарно одинаковой формой позволяет увеличить длину рабочей зоны пьезоэлектрического преобразователя и расширить его диаграмму направленности, что в конечном итоге позволяет добиться повышения достоверности контроля целостности контролируемого материала.

Иммерсионный тип контакта преобразователя с контролируемым объектом дает возможность контролировать материалы с шероховатой поверхностью (например, отливки) и длинномерные изделия, а также увеличить срок службы преобразователя.

Возможность концентрации энергии акустического поля в заранее определенной рабочей зоне обеспечивает повышение достоверности контроля в массивных изделиях.

Расширение диаграммы направленности обеспечивает возможность обнаружения произвольно ориентированных дефектов.

Настоящее изобретение может быть использовано для дефектоскопии и толщинометрии материала конструкций в машиностроении, трубопроводном и железнодорожном транспорте.

1. Ультразвуковой иммерсионный многоэлементный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий герметичный корпус с демпфирующим веществом, пьезоэлементы, установленные внутри корпуса и расположенные в корпусе симметрично относительно акустической оси преобразователя, и линзу, расположенную со стороны излучающей поверхности пьезоэлементов, акустические оси пьезоэлементов пересекаются между собой на продольной оси преобразователя, вектор поляризации всех пьезоэлементов направлен либо в сторону излучения, либо в сторону демпфирующего вещества, причем линза выполнена общей для всех пьезоэлементов или состоит из отдельных секций, соединенных между собой в местах сопряжения связующим веществом, например клеем или полимерным компаундом, отличающийся тем, что пьезоэлементы расположены с образованием вогнутой или выпуклой относительно линзы поверхности, промежутки между пьезоэлементами заполнены полимерным компаундом с образованием плавно изогнутых, общих с пьезоэлементами поверхностей, одна из которых обращена в сторону линзы, а другая - в сторону демпфирующего вещества, все пьезоэлементы выполнены с общим для них положительным и отрицательным электродами, перекрывающими заполненные полимерным компаундом промежутки между пьезоэлементами и подключенными к электрическому герметичному разъему, при этом линза и демпфирующее вещество поверхностями, обращенными к образованным пьезоэлементами и полимерным компаундом поверхностям, каждая со своей стороны, плотно прилегает к расположенным на этих поверхностях электродам, причем линза приклеена к расположенному на пьезоэлементах электроду или плотно прилегает к электроду через слой акустически проводящей жидкости толщиной меньше чем δ 4 , где δ - длина волны ультразвука в жидкости, прилегающие поверхности линзы и демпфирующего вещества повторяют поверхности электродов, к которым они прилегают, а линейный размер излучающей поверхности каждого пьезоэлемента равен или меньше h=C/2F, где
C - скорость звука в материале пьезоэлемента;
F - резонансная частота пьезоэлемента.

2. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что пьезоэлементы имеют относительно продольной оси преобразователя попарно одинаковую форму.

3. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что пьезоэлементы стороной, обращенной к контролируемому материалу, расположены под острым или тупым углом к акустической оси пьезоэлектрического преобразователя, соответственно в случае расположения пьезоэлементов с образованием вогнутой или выпуклой поверхности.

4. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что линза, выполненная в виде слоя акустически проводящего твердого материала, имеет толщину S напротив каждого из пьезоэлементов, равную
λ 4 = c 4 f ,
где λ - длина волны ультразвука в материале линзы;
c - скорость звука в материале линзы;
f - рабочая частота пьезоэлемента.

5. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что линза имеет клиновидную форму в плоскости продольного сечения, проходящей через акустические оси пьезоэлементов, а толщина линзы в месте прохождения через нее акустической оси пьезоэлемента равна λ 4 .

6. Преобразователь по п.1, отличающийся тем, что линза выполнена с цилиндрической наружной поверхностью, обращенной вогнутой частью в сторону контролируемого материала и выполненной напротив каждого из пьезоэлементов, причем образующая цилиндрической поверхности перпендикулярна плоскости, в которой лежат акустические оси пьезоэлементов, линза имеет наименьшую толщину, равную λ/4, а образующая цилиндрической поверхности в точке наименьшей толщины линзы с цилиндрической поверхностью пересекается с акустической осью соответствующего пьезоэлемента с увеличением толщины линзы в направлении от этой акустической оси.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области неразрушающего контроля. Сущность: дефектоскопическая установка для неразрушающего контроля конструкции, у которой имеется внутренняя часть с отверстием, содержит внешний зонд с множеством стенок, у каждой из которых имеется поверхность, соответствующая одной из множества соответствующих внешних поверхностей соответствующей стенки конструкции.

Использование: для изготовления образцов для настройки дефектоскопической аппаратуры. Сущность изобретения заключается в том, что изготавливают эталонные образцы в форме параллелепипеда с искусственными дефектами для градуировки и установки порога чувствительности ультразвуковых дефектоскопов, при этом выполняют в образце технологические сквозные отверстия диаметром от 0,5 мм до 1,0 мм, перпендикулярные продольной оси образца и параллельные его рабочей поверхности, затем вводят в них обрабатывающий инструмент, после чего применяют электроэрозионную обработку для выполнения этим обрабатывающим инструментом узких сквозных пазов, параллельно сквозным технологическим отверстиям, высотой от 5 до 20 диаметров инструмента.

Использование: для калибровки ультразвуковой антенной решетки, установленной на призму. Сущность изобретения заключается в том, что излучают ультразвуковые сигналы с помощью множества элементов антенной решетки в образец известной толщины и принимают ультразвуковые сигналы, отраженные от отверстия бокового сверления известного диаметра на заданной глубине, регистрируют множество ультразвуковых эхосигналов для выбранной конфигурации излучения и приема, определяемой списком пар излучающих и принимающих элементов, рассчитывают параметры эхосигналов в зависимости от скорости звука в призме и ее геометрических параметров, сравнивают между собой измеренные и рассчитанные эхосигналы и производят поиск такого значения скорости продольной ультразвуковой волны в призме и ее геометрические параметры, которые обеспечивают минимальную разницу и которые будут считаться результатом калибровки, при этом в результате калибровки ультразвуковой антенной решетки определяется также время пробега в протекторе антенной решетки.

Использование: для измерения продольного и сдвигового импендансов жидкостей. Сущность изобретения заключается в том, что с помощью ультразвукового преобразователя возбуждают в двух тонких волноводах различные нулевые моды нормальных волн, измеряют коэффициенты затухания каждого типа волны в волноводах и рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости, при этом волноводы акустического блока изготавливают в виде тонких полос различной толщины, возбуждают в них нулевую моду волны Лэмба, калибруют акустический блок путем последовательного измерения в обоих волноводах коэффициентов затухания нулевой моды волны Лэмба при их последовательном погружении в две жидкости с известными продольным и сдвиговым импедансами, из полученных уравнений рассчитывают коэффициенты, связывающие импедансы жидкости с коэффициентом поглощения волны Лэмба в волноводах, затем погружают волноводы в исследуемую жидкость, измеряют коэффициенты затухания нулевой моды волны Лэмба в обоих волноводах и с помощью найденных численных значений коэффициентов по известным соотношениям рассчитывают продольный и сдвиговый импедансы исследуемой жидкости.

Изобретение относится к устройствам неразрушающего контроля структуры и дефектов металлических изделий и может быть использовано при изготовлении образцов для тестирования и настройки установок ультразвукового контроля проката (УЗК).

Изобретение относится к неразрушающим методам производственного контроля и может найти применение при анализе различных волоконных материалов в промышленности.

Использование: для возбуждения и приема симметричных и антисимметричных волн в тонких волноводах. Сущность изобретения заключается в том, что на поверхности волновода закрепляют ультразвуковой преобразователь, который присоединяют к генератору и приемнику электрических сигналов, затем прикладывают электрическое напряжение к преобразователю таким образом, чтобы в волноводе в направлении, перпендикулярном к его оси, излучалась объемная, например, продольная волна, затем принимают, усиливают и обрабатывают эхо-сигнал, создаваемый нормальной волной, возникающей в волноводе за счет частичной трансформации в нем объемной волны в нормальную, при этом дополнительно закрепляют на противоположной стороне волновода соосно к первому преобразователю ультразвуковой преобразователь, акустические параметры которого в пределах не более ±5% отличаются от параметров первого преобразователя, причем электрическое соединение обоих преобразователей производят таким образом, чтобы фазы излучаемых и принимаемых ими сигналов либо совпадали (для случая симметричных нормальных волн), либо имели противоположные знаки (для случая антисимметричных нормальных волн), для чего при излучении и приеме симметричных нормальных волн оба преобразователя электрически соединяют параллельно, а при излучении и приеме антисимметричных нормальных волн преобразователи возбуждают электрическим напряжением противоположной полярности и присоединяют оба преобразователя к различным входам дифференциального усилителя или оба преобразователя электрически соединяют параллельно, а их пьезоэлементы поляризуют в противоположных направлениях.

Использование: для определения типа дефекта в металлических изделиях. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют импульсное облучение исследуемой зоны ультразвуковым излучением, регистрацию исходного отраженного сигнала, его компьютерную обработку для определения информативных параметров, по которым судят о наличии и типе дефекта, при этом к исходному отраженному сигналу от каждого обнаруженного дефекта применяют преобразование Гильберта, получая аналитический сигнал, затем вычисляют модуль аналитического сигнала, получая огибающую исходного сигнала, на огибающей находят моменты времени t0, t1, и t2, соответствующие максимуму амплитуды огибающей и половине ее максимального значения слева и справа от максимума, применяя непрерывное вейвлетное преобразование к аналитическому сигналу, по определенной формуле находят зависимость мгновенной частоты от времени, на которой выбирают для дальнейшего анализа частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2, соответствующие моментам времени t0, t1, и t2, затем используя частоты ƒ0, ƒ1 и ƒ2 формируют новые безразмерные параметры - нормированные девиации частоты ƒr1 и ƒr2, отображают значения ƒr1 и ƒr2 в виде точки на двумерной диаграмме, по расположению которой в определенной области диаграммы судят о типе дефекта.

Изобретение относится к лесной, деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при сертификации древесины на корню в условиях лесного хозяйства и лесозаготовок, а также при сертификации древесины круглых и пиленых древесных материалов в условиях переработки древесного сырья и механической обработки древесины.

Использование: для контроля перемешивания среды в виде сырой нефти в резервуаре. Сущность изобретения заключается в том, что в процессе перемешивания поочередно каждым обратимым электроакустическим преобразователем излучают широкополосный акустический сигнал через среду к другим обратимым электроакустическим преобразователям, принимают и преобразуют эти сигналы другими, за исключением излучившего этот широкополосный акустический сигнал, обратимыми электроакустическими преобразователями в соответствующие принятые электрические сигналы, при этом обработку принятых электрических сигналов осуществляют путем вычисления взаимных корреляционных функций каждого из принятых электрических сигналов с широкополосным электрическим сигналом, вычисляют общую ширину корреляционных откликов, о завершении перемешивания нефти судят по стабилизации общей ширины корреляционных откликов.

Использование: для компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют излучение ультразвукового сигнала, прием ответного сигнала, измерение временного интервала между излученным и принятым сигналами и определение расстояния до отражающей поверхности путем умножения скорости распространения ультразвука в контролируемой среде на измеренный временной интервал, при этом излучение, прием ультразвуковых сигналов и измерение временных интервалов между излученным и принятым ультразвуковым сигналами производят на двух частотах с разными периодами, затем производят сравнение этих временных интервалов и их коррекцию в соответствии с заданным математическим выражением. Технический результат: обеспечение возможности снижения погрешности и повышения стабильности измерений при волноводном распространении ультразвуковых колебаний. 2 ил.

Использование: для компенсации погрешности измерения ультразвукового скважинного глубиномера. Сущность изобретения заключается в том, что устройство компенсации погрешности измерения ультразвукового локатора содержит генератор ультразвуковых импульсов, подключенный к излучателю, и последовательно соединенные приемник, усилитель, пороговое устройство, блок формирования временного интервала, блок измерения временного интервала и блок управления и индикации, выход которого связан с генератором и входом блока формирования временного интервала, источник опорного напряжения, подключенный к входу порогового устройства, кварцевый генератор, подключенный к блоку измерения временных интервалов, при этом второй генератор ультразвуковых импульсов подключен к второму излучателю, последовательно соединены второй приемник, второй усилитель, второе пороговое устройство, второй блок формирования временного интервала и второй блок измерения временного интервала, причем источник опорного напряжения подключен к второму входу второго порогового устройства, вход второго блока измерения временного интервала связан с кварцевым генератором, а выход второго блока измерения временного интервала подключен к блоку управления и индикации, выходы которого подключены ко второму генератору и второму блоку формирования временного интервала. Технический результат: снижение погрешности и повышение стабильности измерений при волноводном распространении ультразвуковых колебаний. 2 ил.

Использование: для определения коэффициентов звукопоглощения материалов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эталонных аналоговых сигналов с помощью первого и второго микрофонов акустического интерферометра, их аналогово-цифровое преобразование, вычисление передаточной функции с помощью непрерывного вейвлет-преобразования каждого из измеренных эталонных сигналов, вычисление коэффициентов отражения и коэффициентов звукопоглощения, представление результатов вычислений в графической форме в виде графика зависимости коэффициентов звукопоглощения от частоты или среднегеометрических частот 1/n - октавных полос, где n - целое число, при этом в качестве эталонного используют детерминированный аналоговый сигнал длительностью не менее 13 секунд с экспоненциально возрастающей частотой в диапазоне 100-4000 Гц. Технический результат: повышение точности определения коэффициентов звукопоглощения материалов в низкочастотном диапазоне. 2 ил.

Изобретение относится к способам испытаний и эксплуатационного ультразвукового контроля изделий. Для повышения достоверности ультразвукового неразрушающего контроля перед проведением контроля изделие нагружают нагрузкой, достаточной для раскрытия гипотетического дефекта типа трещины в месте контроля до величины, которая обеспечила бы отражение ультразвуковой волны от дефекта и сделала его выявляемым. Достигается повышение надежности и качества изделия. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для измерения объемной концентрации водорода. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение температуры и скорости ультразвука в измеряемом газе, при этом определяют скорость в чистом водороде при той же температуре, а концентрацию водорода в газовой смеси вычисляют из математического выражения, учитывающего отношение квадрата скорости ультразвука в чистом водороде к квадрату скорости ультразвука в измеряемой смеси газов и отношение молярной массы примесей в водороде к молярной массе чистого водорода. Технический результат: упрощение системы измерений объемной концентрации водорода, повышение ее долговременной стабильности и снижение погрешности измерений. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области сейсмоакустических исследований и касается устройства контроля динамических характеристик сейсмоакустических преобразователей. Устройство включает в себя излучающий элемент, исследуемый сейсмоакустический преобразователь, опорное зеркало, оптический фотоприемник, оптически квантовый генератор и оптическую призму с полупрозрачным зеркалом, расположенным под углом 45° к основанию. Призма расположена между излучающим элементом и исследуемым сейсмоакустическим преобразователем. В качестве излучающего и контролирующего элементов используется пьезокерамическое кольцо, концентрично с которым установлен оптический фотоприемник. Опорное зеркало и оптический фотоприемник акустически развязаны с излучающим элементом и призмой. Технический результат заключается в повышении чувствительности и упрощении конструкции устройства. 1 ил.

Изобретение относится к системе для выполнения калибровочных отражателей на трубе. Переносная система электроэрозионной обработки для выполнения калибровочных отражателей на трубе содержит основание, монтируемое на трубу, режущий инструмент, электродвигатель, функционально соединенный с режущим инструментом для перемещения режущего инструмента в соответствии предварительно выбранной схемой, электрод, функционально соединенный с режущим инструментом, источник питания, функционально соединенный с электродом и функционально соединяемый с трубой, при этом источник питания выполнен с возможностью электрической подачи напряжения от электрода на трубу для удаления материала с трубы, источник диэлектрической текучей среды, находящийся во взаимодействии по текучей среде с трубой для удаления материала, удаляемого с трубы, при этом электродвигатель и источник питания и/или источник диэлектрической текучей среды установлены на основании. Изобретение обеспечивает возможность выполнения калибровочного стандарта из трубы сосуда высокого давления путем нарезания на поверхности толстостенной трубы сосуда высокого давления калибровочных отражателей в соответствии с выбранными предварительно заданными техническими требованиями. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

Использование: для относительной калибровки преобразователей акустической эмиссии. Сущность изобретения заключается в том, что размещают на калибровочном блоке калибруемый преобразователь акустической эмиссии, возбуждают в калибровочном блоке импульсы смещения, регистрируют полученные сигналы и выполняют их сравнение, при этом возбуждение импульсов смещения осуществляют с помощью источника акустической эмиссии трения, полученные при этом сигналы акустической эмиссии трения регистрируют, затем по ним определяют их автокорреляцию, производя, таким образом, относительную калибровку калибруемого преобразователя акустической эмиссии. Технический результат: повышение качества калибровки. 2 ил.

Использование: для определения коэффициента акустоупругой связи. Сущность изобретения заключается в том, что образец нагружают до заданного значения напряжения в материале и измеряют время распространения акустической волны в направлении, перпендикулярном направлению нагружения, при этом растягивают или сжимают образец до напряжения σ, меньшего предела пропорциональности материала, измеряют время t1 распространения акустической волны между двумя параллельными поверхностями образца, разгружают образец, соответственно сжимают или растягивают образец до напряжения σ, измеряют время t2 распространения акустической волны между указанными поверхностями образца и определяют коэффициент акустоупругой связи по заданному математическому выражению. Технический результат: повышение точности определения коэффициента акустоупругой связи материала.
Изобретение относится к метрологии, в частности к устройствам для измерения звукопоглощающих свойств жидкостей. Устройство содержит тональный аудиометр, к которому подключен костный телефон-вибратор с ремешком для его фиксации в заданном положении. Вибратор оснащен прозрачной съемной емкостью, заполняемой жидкостью, звукопоглощающие свойства которой требуется исследовать. При этом емкость состоит из нескольких последовательно расположенных изолированных отсеков, оборудована крышкой, обеспечивающей заполнение емкости жидкостью (крышка открыта) и исключающей ее проливание при исследовании (крышка закрыта), а на стенке емкости нанесена шкала, позволяющая определить объем жидкости в ней. Стенки емкости вибратора выполнены жесткими или гибкими. Технический результат - расширение функциональных возможностей устройства за счет применения аудиометра для исследования звукопоглощающих свойств жидкостей. 2 з.п. ф-лы.
Наверх