Датчик сдвиговых волн

 

Союз Советскнк

Соцналнстнческнк

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

<>864112 (61) Дополнительное к авт. свмд-ву (22) Заявлено 09,07.79 (21) 2791292/25-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет

Опубликовано 15.09.81. Бюллетень No 34

Дата опубликования описания 15.09.81 (51)М. Кл.з

G 01 и 29/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 620.179.16 (088.8) (72) Авторы изобретения

Л.В.Юозонене и С.И.Саяускас

Каунасский политехнический институт им.Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) ДАТЧИК СДВИГОВЫХ ВОЛН

d.= — агс sin

3 ° С

% Са

Изобретение относится к ультразвуковым измерениям и дефектоскопии и может быть использовано при исследовании и контроле качества материалов и изделий.

Известен датчик, который содержит пьеэоизлучатель и волновод с вырезом, образующим прямой двугранный угол, в который вставлен пьезоиэлучатель j1) .

Недостатками этого датчика являются малая интенсивность сдвиговых волн и низкая чувствительность измерений, так как продольные волны, являющиеся более интенсивными, распространяясь вдоль волновода, уносят основную часть энергии. Недостатком является также то, что рабочий частотный диапазон лежит в окрестности нечетных гармоник пьеэопреобраэовате- 20 ля.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является датчик сдвиговых волн, содержащий пьезопреобразователь и расположенную на его г.оверхности усеченную трехугольную призму Г2 .

Однако наличие в твердой призме кроме сдвиговых также продольных волн снижает чувствительность датчика. 3() Цель изобретения — повьааение чувствительности.

Поставленная цель в изобретении достигается за счет того, что он снабжен второй, идентичной первой, призмой, размещенной на другой поверхности пьезопреобраэователя, и Т-образным волноводом, установленным между призмами вдоль оси пьезопреобразователя, а острые углы призм выбираются из соотношения где С вЂ” скорость продольных волн в материале призм;

Сй — скорость рэлеевских волн в материале волновода.

На чертеже представлена конструкция описываемого датчика.

Датчик содержит преобразователь 1 продольных ультразвуковых волн, Т-образный волновод 2, две усеченные идентичные трехугольные призмы 3 с острым углом cL, акустически контактирующие с плоскостями преобразователя 1 и боковыми поверхностями Т-образного волновода 2.

Датчик сдвиговых волн действует следующим образом.

В6 112

Формула изобретения,1,= — clv c&in — 1

С

c„

ВНИИПИ Заказ 7771/63 Тираж 910 Подписное

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Пьезоиэлучатель 1 излучает продольные ультразвуковые волны, которые распространяются в материале призм 3 со скоростью С . Эти волны при падении на заднюю грань призм под углом М, от ражаются от ее и падают на плоские боковые поверхности Т-образного волновода 2 под углом 2с . Угол 2d. явля— ется углом максимального возбуждения на поверхности волновода 2 рэлеевских волн . Рэлеевские волны, распространяясь со скоростью С по поверхности волновоца 2, встречают на своем пути препятствие, образованное выступом под углом 90 к поверхности, и превращаются в объемные сдвиговые волны.

Прч этом материалы призм 3 и волновода 2 выбраны так, чтобы скорость продольных волн С в материале призм

3 была меньше скорости сдвиговых волн в материале тела 2.

При этом, для обеспечения условий 20 максимального возбуждения рэлеевских волн на боковых поверхностях Т-образного волновода, угол d.призм 3 должен быть равен d.= arcsin - ;—

Ввиду того, что обе стороны пьезопреобразователя 1 являются рабочими, и пьеэопреобразователь 1 нагружен с обеих сторон одинаковыми акустическими импедансами призм 3, предлагаемый датчик является широкодиапаэонным, причеМ может работать при частотах, равных не только нечетным, но и четным гармоникам льезопреобраэователя . Кроме того, использование акустической энергии обеих сторон преобразователя 1 и то,что энергия продольных волн полностью превращается в энергию рэлеевских акустических волн, обеспечивает превращение практически всей акустической энергии пьеэопреобразователя 1 в сдвиго- 46 вые волны. Этим поясняется повышение чувствительности и эффективности предлагаемого датчика сдвиговых волн .

Таким образом, предлагаемый датчик сдвиговых волн имеет высокую чувствительность, поскольку он имеет высокий коэффициент трансформации энергии продольных ультразвуковых волн в энергию сдвиговых волн.

Датчик сдвиговых волн, содержащий пьезопреобразователь и расположенную на его поверхности усеченную трехугольную призму, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен второй, идентичной первой, призмой, размещенной на другой поверхности пьеэопреобразователя, и Т-образным волноводом, установленным между призмами вдоль оси пьезопреобразователя, а острые углы призм выбраны из соотношения где С вЂ” скорость продольных волн в материале призмр

С вЂ” скорость рэлеевских волн в материале волновода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 503602, кл. В 06 В 1/06, 1972.

2. Третья Всесоюзная межвузовская конференция по вопросам ультразвуковой спектроскопии. Каунас, 1969, с.60-61 (прототип) .