Широкополосный пьезопреобразователь

 

!

ОП ИСАНИЕ пи700916 (61) Дополнительное к авт. свид-в (51) М. Кл.-

Н 03 Н 9/04

В 06 В 1/06 (22) Заявлено 13.06.78 (21) 2629295, 18-23 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Госудйрствеииый иемитет

СССР пе делим изееретеиий и етирьтий (53) УДК 621.372. .412:620. 179. . 16: 534.232. .4 (088.8) Опубликовано 30.11 79 Бюллетень Х 44

Дата опубликования описания 05.12 79 (72) Авторы изобретения

М. В. Королев, Ю. A. Кондрапев и А, Е. Карпельсон (71) Заявитель (54) ШИРОКОПОЛОСНЫЛ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может использоваться в ультразвуковой аппаратуре для излучения и приема ультразвуковых импульсов.

Известны пьезопреобразователи, содержащие пьезоэлемент, одно из оснований которого выполнено сферически изогнутым, и электроды, расположенные на обоих основаниях (1).

Недостатком этих пьезопреобразователей является фокусировка ультразвукового луча в одной точке перед фокальной плоскостью.

Известен также широкополосный пьезопреобразователь содержащий цилиндрический корпус с круглым отверстием в основании и закрепленный в нем пьезоэлемент, на одной из плоскостей которого расположены концентрично два электрода (2).

Такой пьезопреобразователь обеспечивает получение протяженного пучка ультразвуковых колебаний. Однако пучок ультразвуковых колебаний значительно расходится при удалении от пьезопреобразователя.

Целью изобретения является уменьшение расходимости пучка ультразвуковых колебаний.

Это достигается тем, что пьезоэлемент выполнен в форме конуса, электроды имеют

5 форму колец, а диаметр отверстия в основании корпуса равен внешнему диаметру внутреннего электрода.

На чертеже схематически изображен пьезопреобразователь.

Пьезопреобразователь содержит конусный пьезоэлемент 1, два кольцевых электрода

2 и 3 и корпус 4, на основании 5 которого установлен пьезоэлемент 1. В основании 5 имеется отверстие 6.

Работает пьезопреобразователь следую15 щим образом.

При приложении электрического, например импульсного, поля к электродам 2 и 3, они вместе с поверхностью пьезоэлемента 1, на которой расположены, смешаются вверх или вниз в зависимости от полярности прилагаемого напряжения. В силу линейности пьезоэффекта, смещения поверхности пьезо. элемента, несущей электроды 2 и 3, в точности повторяют форму возбуждающих

700916

Формула изобретения

3 электрических импульсов длительностью до единиц нс и частотой заполнения до сотен

МГц. У поверхности электродов генерируется акустическое давление, распределенное так, как это показано кривыми 7 и 8, вследствие чего преобразователь генерирует ультразвуковой луч 9. Вектор поляризации Р во всем объеме пьезоэлемента перпендикулярен основанию конуса, на котором расположены электроды 2 и 3. Поэтому при подаче возбуждающего электрического напряжения у электродов одновременно генерируется акустическое давление разных знаков, например, если у электрода 2 возникает деформация сжатия, то у электрода 3 — деформация разрежения, При фокусировке это приводит к взаимному уничтожению колебаний во внешней среде.

Для обеспечения синфазности ультразвуковых колебаний во фронте волны в непосредственной близости от излучающей поверхности преобразователя часть этой поверх20 ности, на которой расположен электрод,5, акустически заэкранирована основанием 5 корпуса 4. Таким образом, излучающей ультразвуковые колебания здесь является узкая кольцевая часть, поверхности.

Предложенный пьезопреобразователь, имеющий средний диаметр электрода 16мм и высоту конуса пьезоэлемента 65 мм при диаметре его основания 24 мм, обеспечивает в диапазоне частот заполнения ультразвуковых радиоимпульсов от 2,5 до 200М1ц ульт-.. развуковой луч (при излучении в воду) диа- зв метром от 0,5 — 1,0 мм до 2 — 6 мм на участке 10 — 300 мм вдоль направления излучения.

Использование предложенного пьезопреобразователя обеспечивает высокую и равномерную по глубине контролируемого изделия фронтальную разрешающую способность с одновременно предельно высокой разрешающей способностью по глубине, оно позволяет также в 20 — 30 раз расширить частотный диапазон ультразвуковых спектрометрических дефектоскопов при высокой и равномерной по всей глубине контролируемых изделий азимутальной разрешающей способности.

Широкополосный пьезопреобразователь, содержаший цилиндрический корпус с круглым отверстием в основании и закрепленный в нем пьезоэлемент, на одной из плоскостей которого расположены концентрично два электрода, отличающийся тем, что, с целью уменьшения расходимости пучка ультразвуковых колебаний, пьезоэлемент выполнен в форме конуса, электроды имеют форму колец, а диаметр отверстия в основании корпуса равен внешнему диаметру внутреннего электрода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Вопилкин А. Х. и др. Теоретические исследования широкополосных преобразователей.— «Дефектоскопия», 1977, № 2, с. 7-12.

2. Домаркас В. И. и др. Контрольно-измерительные пьезоэлектрические преобра""0âàòåëè. Вильнюс, «Минтис», 1975, с. !96—

197.

700916

Составитель В. Банков

Техред О. Луговая Корректор Я. Веселовская

Тираж 1060 Подписное

Редактор Д. Павлова

Заказ 7394/40

ЦН И И П И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4(5

Филиал П П П с Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4