Пьезоэлектрический преобразователь

 

0 I1 N C A H H

ИЗОБРЕТЕНИ

ВИ139 баюз боветскик

Социалистических

Реслублик

К АВтОвскоММ свИДИтИДЬСтвь (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.01.79 (21) 2758127/25-28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.03.81. Бюллетень № д1 Клз

G 01N 29/04

Государственный комитет

УДК 620.179.16 (088.8) по делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 07.03.81т т с. т р

I (72) Авторы изобретения В. Е. Поляков, С. П. Илларионов, О. О. Кар етян А;Х. Кицанов;,.

И. В. Ерастов и Г. Г. Лари, ненкж:,(71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для ультразвукового контроля материалов и изделий.

Известен широкополосный пьезоэлектрический преобразователь, содержащий набор прямоугольных пластин, установленных друг напротив друга в параллельных плоскостях, на каждую пластину с обеих сторон нанесены обкладки, а пьезопластины установлены с зазором так, что расстояние между ними меньше длины волны второй моды колебаний пьезопластин и соединены между собой параллельно, толщина обкладок в

10 раз меньше меньшей стороны прямоугольной пьезопластины, а отношение этой стороны к большей стороне прямоугольника равно 0,5 (1). Этот преобразователь в случае, если он изготовлен, например, из кристаллов сегнетовой соли, 45 Х-среза излучает упругий импульс малой длительности только продольной волны, а если из

Y-среза, то поперечной волны.

Недостатком этого пьезопреобразователя является то, что им невозможно излучить сразу два импульса малой длительности, один из которых соответствовал бы продольной волне, другой — поперечной.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является пьезоэлектрический преобразователь, содержащий набор прямоугольных пьезопластин, размещенных на равном расстоянии друг от друга на линейной базе и имеющих отношение сторон

5 в плане 0,5 (2).

Недостатком такого преобразователя является то, что он не позволяет излучить сразу несколько импульсов малой длительности, соответствующих разным типам

1о волн, независимо от типа исследуемого образца.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей.

Это достигается тем, что линейная база

15 выполнена в виде набора прямоугольных треугольных призм, отделенных друг от друга демпфирующими прослойками, пьезопластины размещены перпендикулярно к одному из катетов призм, а пьезоэлектрический преобразователь снабжен прямоугольной контактной насадкой, установленной на втором катете призм.

При этом соотношение толщины каждой призмы и длины волны продольных пьезопластин составляет не менее 1,10.

С целью повышения эффективности работы, контактная насадка установлена так, что ее центр размещен на катете призм на расстоянии, равном величине катета, на ко30 тором установлена пьезопластина.

811139

На фиг. 1 приведена схема преобразователя, вид в плане; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг. 3 — то же, вид сбоку.

Преобразователь содержит пьезоэлектрические пластины 1, треугольные призмы 2, контактную насадку 3, демпферы 4 и 5 треугольных призм 2.

Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом. Электрический импульс подается на электроды пьезопластин 1, спектр электрического импульса выбирается таким, чтобы в нем частотные составляющие, равные частотам первой и второй мод колебаний, имели малые амплитуды. Размеры пьезопластин в плане выбирают такими, чтобы частоты первой и второй продольных мод колебаний имели кратные значения, что достигается при соотношении сторон пластины, равном 0,5, Пьезопластины 1 установлены перпендикулярно к одному из катетов набора треугольных призм 2, расположенных в параллельных плоскостях с зазором и изготовленных из оргстекла.

Пьезопластины 1 установлены так, что прямые, проведенные в треугольных призмах от точек контакта пьезопластины с каждой треугольной призмой к середине прямоугольной контактной насадки 3, составляют углы, близкие к 45 .

При указанном способе возбуждения в каждую треугольную призму 2 излучается упругий импульс пьезопластинами 1 длительностью в один период частоты первой моды продольных колебаний пьезопластин

1. Каждая треугольная призма 2 имеет демпфированные с помощью демпферов 4 и 5 гипотенузу и катет. Демпфирование гипотенузы призм 2 осуществляют с целью сохранения свойств упругого полупространства в каждой треугольной призме. Демпфирование катетов треугольных призм 2 осуществляют с целью подавления поверхностной волны, распространяющейся в каждой призме по пути (ac) (см. фиг. 1).

Упругий импульс продольной волны трансформируется в треугольных призмах в импульс продольной и поперечной волн, распространяющихся по направлению (ac).

Толщину треугольных призм выбирают из условия отсутствия дисперсии продольной и поперечной волн. Она должна быть, по крайней мере, в 10 раз меньше длины волны продольных колебаний пьезопластины.

4

В точке с (см. фиг, 1) в каждой призме будет формироваться два импульса, разделенных во времени, один из которых — импульс продольной волны, другой — импульс поперечной волны. Разделение во времени обусловлено прежде всего малой длительностью обоих импульсов, а также различной скоростью распространения продольных и поперечных волн, Для перехода импульсов продольных и поперечных волн из призм

2 в контролируемое изделие треугольные призмы снабжены общей прямоугольной контактной насадкой 3, изготовленной из оргстекла. Толщина насадки выбирается из условия прозрачности для поперечных волн, а длина такой, чтобы обеспечивался контакт.

Формула изобретения

1. Пьезоэлектрический преобразователь, содержащий набор прямоугольных пьезопластин, размещенных на равном расстоянии друг от друга на линейной базе и имеющих отношение сторон в плане 0,5, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, линейная база выполнена в виде набора прямоугольных треугольных призм, отделенных друг от друга демпфирующими прослойками, пьезопластины размещены перпендикулярно к одному из катетов призм, а пьезоэлектрический преобразователь снабжен прямоугольной контактной насадкой, установленной на втором катете призм.

2. Преобразователь по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что соотношение толщины каждой призмы и длины волны продольных колебаний пьезопластины составляет не менее 1,10.

3. Преобразователь по п. 1, отл и ч а юшийся тем, что, с целью повышения эффективности работы, контактная насадка установлена так, что ее центр размещен на катете призм на расстоянии, равном величине катета, на котором установлена пьезопластина.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Ко 548096, кл. G 01N 29/04, 1977.

2. Известия АН СССР. Серия геофизическая, 1961, Мю 2, с. 205 — 214 (прототип).

811139

Фиг., Х

Фиг. Z

Составитель В. Головкина

Редактор T. Зубкова

Техред Л. Куклина

Корректоры: О. Гусева и 3. Тарасова

Заказ 217/5 Изд. № 175 Тираж 915 Подписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

113035, А!осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4i5

Типография, пр. Сапунова, 2