Буферный стержень

 

ОП HCAHNE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

<1>848074

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 3005.79 (21) 2774218/18-10 с присоединением заявки ¹ (51)М. Клз

В 06 В 1/06

Н 04 R 17/00

Государственный комитет

СССР но.делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230781 Бюллетень № 27 ,Цата,опубликования описания 2 30781 (53) УДК 534, 232 (088. 8) (5 4 ) БУФЕР НЫИ СТЕР>(ЕНЬ

Изобретение относится к технике ультразвукового контроля и может быть использовано в ультразвуковых дефектоскопических устройствах для измерения скорости и затухания ультразвуковых волн.

Известны буферные стержни, используемые в ультразвуковой аппаратуре для исследования твердых материалов. 10

Причем, в качестве буферных стержней используются самые различные материалы.

Из в ест е н бу фер ный ст ерже н ь, представляющий собой слой жидкости с известными характеристиками, располагае-1 5 мтй между приемо-излучающим пьезопреобразователем и исследуемым образцом твердого материала. При измерениях жидкостный стержень полностью устраняет влияние контактных слоев, пара- 20 метры которых имеют значительный разброс (1) °

Известен также буферный стержень, состоящий из твердотельного стержня и слоя жидкости, располагаеьый между преобразователем и исследуемым образцом (2).

Недостатками буферных стержней являются невозможность проведения измерений на сдвиговых волнах, трудность 30 иоследования образцов с малыми геометрическими размерами и невозможность исследования мат ери алов, р аств оряющихся в жидкости или реагирунхаих с ней. Поэтому данные буферные стержни применяются в основном для исследования. сильнопоглощакщих материалов (горных пород, пластмасс и др.) на продольных ультразвуковых волнах.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является буферный стержень из твердого материала, содержащий рабочий участок и участок для крепления преобразователя.

Стержень прост по конструкции, позволяет исследовать сатие различные твердые образцы как на продольных, так и на сдвиговых ультразвуковых волнах P3) .

Однако для каждого типа ультразвуковых волн необходим свой набор буферных стержней. Поэтому при измерениях на продольных и сдвиговых волнах образец устанавливают вначале на одном наборе буферных стержней, а затем его переставляют на стержни для другого типа волн. Это затрудняет сам процесс измерений и, ухудшает точность измерений, так как парамет;ры контактных слоев для каждого бу8480 74 ферного стержня получаются раз ными.

При измерении изменений характеристик твердых материалов под воздействием каких-либо внешних факторов темпера— туры, освещенности и т.д,) приходится производить двухкратное повторение и змер ений: для продольных и для сдвиговых волн. Кроме того, генерация и прием сдвиговых волн осу цествляется, как правило, кварцевыми преобразоват елями ВТ, AT или Y срез ов, недостаточно хорошо согласуемыми с транзисторными каскадами аппаратуры, в отличие от пьезокерамических преобразователей, используемых для генерации и приема продольных волн.

Пьеэокерамические преобразователи для сдвиговых волн сложны в изготовлении и не дают чисто сдвиговую моду излучения.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей эа счет ис- що пользования одного стержня для воэ буждения разных типов колебаний в ис— следуемом материале.

Поставленная цель достигается тем, что буферный стержень снабжен до25 полнительным участком для крепления пьезопреобразователя, расположенным под углом к основному, отражающей плоскостью и двумя акустическими ловушками продольных и сдвиговых волн, причем углы между осями рабоче- ЗО

ro участка, участков для крепления пьеэопреобраэоват елей, акустических ловушек и отражающей плоскости выбраны из соот ношений

cosN Gosh ОЬ, св соьЮ соьФ rоэ 4 G где с — угол между осью основного участка для крепления пьезопр еобраз оват еля и отража- 40 ющей плоскостью, угол между осью дополнительного участка для крепления пьезопреобразователя и отражающей плоскостью, щ

Ч вЂ” угол между осью рабочего участка и отражающей плоскостью;

М вЂ” угол между акустической ловушкой сдвиговых волн и $O отражающей плоскостью, угол между акустической ловушкой продольных волн и отражающей плоскостью;

С вЂ” скорость распространения продольных волн в материале стержня;

С вЂ” скорость распространения сдвиговых волн в материале стержня. .На чертеже представлена конструк- Щ ция предлагаемого буферного стержня.

Стержень содержит основной 1 и дополнительный 2 участки для крепления пьеэопреобразователей 3 и 4, отражаю1цую плоскость 5, акустическую ловушку 6 сдвиговых волн, акустическую ловушку 7 продольных волн, рабочий участок 8, и с следу емый материал 9, Процесс измеоений с использованием буферного стержня происходит следующим образом.

Электрический зондирующий сигнал поступает на пьеэопреобраэователь 3, который излучает продольную акустическую волну, распространяющуюся в участке 2 стержня, отражающуюся от плоскости 5 и поступающую затем через участок 8 в исследуемый материал 9.

Сдвиговая акустическая волна, образующаяся после отражения, является параэитной и поглощается в акустической ловушке 6.

При подаче зондирующего сигнала на преобразователь 4 продольная акустическая волна распространяется в участке 1 стержня, после отражения от плоскости 5 раскладывается на продольную волну, поглощаемую в акустической ловушке 7, и сдвиговую — поступающую через рабочий участок 8 в исследуемый материал 9 . ,Таким образом, при одной установке буферного стержня на исследуемый материал путем простого переключения акустических преобразователей можно проводить измерения как на продольных, так и на сдвиговых волнах.

В режиме приема процесс измерений остается тот же: акустические волны иэ материала 9 поступают в участок 8 стержня, отражаются от плоскости 5 и затем распространяются к акустическим преобразователям 3 и 4 и акустическим ловушкам 6 и 7, ориентированным соответствующим образом относительно оси участка 8 стержня. Эта ориентировка будет, правда, отличаться от показанной на чертеже..

Ловушки ориентированы таким образом, что в них осуществляется поглощение параэитных акустических волн.

При этом оси ловушек совпадают с направлением распространения поглощаемой волны. Конструктив но акустические ловушки могут быть выполнены в виде пирамиды или призмы, боковые поверхности которых имеют продольные канавки и дополнительно покрыты вязкими сильнопоглощающими материалами.

Таким образом, предлагаемый буферный стержень позволяет получать волны двух типов путем излучения продольных вслн пьезокерамическими, электронными и др. преобразователями, хорошо согласуемыми с блоками транзисторной электроники. Кроме того, все измерения можно проводить при одной установке исследуемого образца. Контактные слои при всех измерениях остаЮтся одними и теми жв, переход с одного типа волн на другие осуществляется путем простой электрической коммутации излучающих и приемных преобразователей. Все это позволяет значительно ускорить

848074

Формула и зобрет ени я

co5cx GosQ coeg C

r з Р Go&% 0ов Р с

25 угол между осью основного у част ка для крепле ния пьезопреобразователя и отра- . жающей плоскостью; где Q

Составитель Н.Бурбело

Редактор А.Шишкина Техред С,Мигунова Корректор О.Билак

Заказ 5953/7 Тираж 527 Подписное

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,. 4 процесс измерений и повысить их точ- ность.

Буферный стержень, изготовленный

5 и з твердо го мат ери ала, содержащий рабочий участок и участок для крепления пьезопреобразователя, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет использования одного стержня для возбуждения разных типов колебаний в исследуемом материале, буферный стержень снабжен дополнительным участком для крепления пьезопре- 15 образователя, расположенным под углом к основному, отражающей плоскостью и двумя акустическими ловушками продольных и сдвиговых волн, причем углы между осями рабочего участка, щ участков для крепления пьезопреобразователей, акустических ловушек и отражающей плоскости выбраны из соотн сше ний

- угол между осью дополнительного участка для крепления пьезопреобразователя и отражающей плоскостью, Ч7 — угол между осью рабочего участка и отражающей плоскостью, 4 — угол между акустической ловушкой сдвиговых волн и отражакщей плоскостью, угол между акустической ловушкой продольных волн и отражающей плоскостью, С - скорость распространения е продольных волн в материале стержня, С вЂ” скорость растпространония сдвиговых волн в материале стержня.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Груэлл P Элбаум Г. и Чип Б.

Ультразвуковые методы в физике твердого тела. М., "Мир", 1972, с. 53-56.

2, Нс. Skiniп Н., Chamberg R.

Иеthod оf measur ing mechni ca I propert ies of pl ast i cs ui th high- f reguency ultrasound, !ЕЕЕ Trans,Sonics and U! crasonics, 1964, 11, Р 2, c. .74-84.

3. Колесников А, E. Ультразвуковые измерения. Ii., изд-во стандартов, 1970, с. 212 (прототип).