Устройство для неразрушающегоконтроля качества пьезоэлементов

 

Сеюа Севечских

Сещиалистических

Республик

pi>8()13I9

К АВТОРСКОМУ СВИДИИЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230379 (21) 2741474/18-10 с присоединением заявки й9 (23) Приоритет

Опубликовано 300181 Бюллетень N9 4 рцэр клз

Н 04 Н 29/99

Государственный комитет

С С С P яо делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 315.

° 434:621.372.

° 412 (088.82

Дата опубликования описания 300181 (72) Авторы изобретения

В.М.Варш, A.Е.Светославский и Л.Н Сыркин (71) Заявитель с с (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАКМЦЕГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВ

Изобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано при испытании изделий из пьезоэлементов для контроля их качества и сортировки .

Известно устройство, содержащее генератор синусоидальных колебаний, электронный частотомер, два ламповых вольтметра, пассивный четырехполюсник, фазометр и мост для измерения емкости. Устройство позволяет измерять коэффициент электромеханической связи и механическую добротность пьезоэлементов, затем расчетным путем определяют показатель качества пьезоэлемента М, который является основным параметром пьезоэлементов и определяется,как M = k ч, где. kкоэффициент электромеханической связи, g — механическая добротность Щ

Известно устрОйство для дефектоскопии пьезоэлементов, которое содержит генератор видеоимпульсов, к выходу которого подключаются электроды образца, высокочастотный фильтр, измерительный широкополосный усилитель, ограничитель, интегратор, пассивный четырехполюсник и вольтметр.

Принцип работы указанного устрой

:.тва заключается в возбуждении механических колебаний импульсным электрическим полем, выделении высокочастотной части спектра электри ческих эхо-сигналов, их интегрировании и измерении постоянной составляю щей тока на выходе. По величине это-." го тока судят в наличии микроскопических трещин, т.е. о дефектности и косвенно о показателе качества. По сравнению с описанными выше устройствами это устройство более технологично в условиях проведения массового контроля пьезоэлементов (2 .

Однако оно не позволяет прогнозировать величину необходимой амплитуды электрического поля и механического напряжения, при которых должны производиться испытания, и не позво.ляет совместить измерения с испытаниямн на дийамическую прочность и усталость. Кроме того, в отличие от описанных устройств, это устройство не дает количественной информации о параметрах пьезоэлементов.

Все эти недостатки обусловлены использованием генератора видеоимпульсов для возбуждения механических колебаний пьезоэлемента. Действительно, видеоимпульс, обладая сложным спектром, возбуждает не мо801319 импульс поступает на другой вход модулятора, в котором формируется радиоимпульс 10, начало и окончание которого на входе мощного усилителя

5 синхронизировано с работой ключа б, управляемого импульсом 11, сфор16 мированным устройством 2 синхрониза-. ции. Таким образом, при размыкании ключа возбуждающее Напряжение не поступает.на вход мощного усилителя

5, следовательно, исключает вредное воздействие напряжений на его выtS ходные цепи. Радиоимпульс 12, усиленный усилителем мощности, воздействует на испытуемый пьезоэлемент

7 и регистрируется на индикаторе 3 напряжений в виде импульса 13 возЩ буждения и (в момент размыкания ключа ) импульса 14 отклика, по величине отношения которых и определяется число М.

M = 0 /0,„, где U2rn — амплитуда импульса отклика; Uq — амплитуда возбуждающего напряжения.

60 б5 нохроматические, а более сложные колебания пьезоэлемента, что делает практически невозможным однозначную количественную интерпретацию результатов измерения и сопоставление их с одним определенным значением амплитуды возбуждающего сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, реализующее способ неразрушающего контроля пьезоэлементов, которое позволяет непосредственно измерять показатель качества M и состоит из задающего генератора синусоидальных колебаний, усилителя мощности, ключевого элемента, к "выходу которого подключен пьезоэлемент, устройства управления ключевым элементом и индикатора.

Принцип работы этого устройства основан на воэбуркдении в пьезоэлементе свободных колебаний радиоимпульсов с несущей частотой, равной частоте механического. резонанса элемента, и на измерейии двух значений амплитуды электрического напряжения на обкладках пьезоэлемента, а именно соответствующих свободным и вынужденным колебаниям. Показатель качества в этом устройстве определяется через отношение этих амплитуд, измеренных по экрану .осциллографа (3(.

Недостатком устройства является его неработоспособность в условиях сильных электрических полей и недостаточная точность измерений значения показателя качества.

Цель изобретения — обеспечение работоспособности устройства в сильных полях и повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в устройство, содержащее задающий генератор, последовательно соединенные усилитель мощности, ключ и индикатор, введены модулятор и устройство синхронизации, один из выходов которого подключен ко второму входу модулятора, второй — к управляющему входу индикатора, а третий — к управ- . ляющему входу ключа.

На.фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства, на фиг.2 временная диаграмма его работы.

Предлагаемое устройство содержит генератор 1 синусоидального напряжения, устройство 2 синхронизации, индикатор 3 напряжений, модулятор 4, мощный усилитель 5, ключ б и испытуемый пьезоэлемент 7.

Устройство работает следующим образом.

Синусоидальное напряжение 8 (фиг.2) частоты возбуждения, выраба- тываемое в генераторе 1 (фиг.1), поступает на один из входов модулятора 4 и на вход устройства 2 синхронизации, в котором по нуль-переходам синусоидального напряжения формируются счетные импульсы, вырабатывающие (при заданном пересчете) импульс 9 модулирующего напряжения с заданной длительностью и скважностью. Этот

Таким образом, введение в устройство для неразрушающего контроля качества пьезоэлектрических элементов устройства синхронизации и модулятора позволило обеспечить работоспособность устройства в сильных полях, совместить процесс измерения и испытания на динамическую прочность пьезоэлементов и одновременно повысить точность измерения показателя качества за счет синхронизации и стабилизации момента времени начала и окончания воздействия импульса на цепи усилителя мощности с работой ключа через привязку их взаимодействия к фазе сигнала задающего генератора синусоидальных колебаний.

Формула изобретения

Устройство для неразрушающего контроля качества пьезоэлементов, содержащее задающий генератор, последовательно соединенные усилитель мощности, ключ и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения работоспособности в сильных полях и повышения точности, в него введены модулятор и устройство синхронизации, причем, выход генератора соединен с первым входом. модулятора, выход которого подключен ко входу усилителя, и со входом устройства синхронизации, первый выход которого подключен ко второму входу модулятора, второй — к управляющему входу индикатора, а третий к управляющему входу ключа.

801319

Фие. 1

Составитель Н.Бурбело

Техред С.Мигунова Корректор О.Ковинская

Редактор М.Кузнецова

Заказ 10460/81 Тираж 709 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Яффе Б,и др. Пьезоэлектрическая керамика. М., "Мир", 1974, с. 268.

2. Авторское свидетельство СССР

9406154, кл. G 01 N 29/02, 1972 °

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2567138/18-23, кл. и ()4 и 29/00, 1977 (прототип).