Пьезоэлектрический преобразователь

(45) Дата опубликован Государственный комитет Совета Министров СССРпо делам иаобретеии ытии) Автор изобретения Р,-И, Ю. Кажисуиасский политехнический институт имени Антанаса Снечкуса 1) Заявитель(54) П ЬЕЗОЭЛ ЕКТР И Ч ЕС К И Й П Р ЕО Б РАЗО ВАТЕЛ 15 20 25 Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для ультразвукового контроля в различных диагностических приборах.Известен приемник ультразвука, содержащий решетку электроакустических пьезоэлементов, причем пьезоэлементы выполнены в виде полос различной длины, уменьшающейся от одного края решетки к другому 1.Недостатком этого приемника является ограниченная полоса пропускания, определяемая резонансной шириной электродов и толщиной пьезоэлектрических полос.Также известен пьезоэлектрический преобразователь для ультразвукового контроля изделий с электрически управляемой диаграммой направленности, выполненный в виде монолитной односторонней гребенчатой матрицы из пьезокерамики, на торцовых поверхностях ячеек которой нанесены электроды 2.Однако в таком преобразователе резонансные явления в металлизированных ячейках, обусловленные плоскопараллельными поверхностями и расположением электродов, ограничивают полосу пропускания преобразователя.Цель изобретения - расширение полосы пропускания преобразователя.Для этого в предлагаемом преобразователе ячейки выполнены в виде четырехугольных усеченных пирамид, боковые поверхности которых составляют тупой угол с торцовой поверхностью матрицы, и на них нанесены дополнительные электроды, электрически изолированные один от другого и от торцовых электродов.На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый преобразователь; на фиг. 2 - торцовая часть преобразователя.Преобразователь включает пьезокерампческую монолитную одностороннюю гребенчатую матрицу 1, поверхности ячеек 2 которой покрыты электродами 3 и 4. При этом электроды 4 различных ячеек электрически изолированы один от другого и от торцовых электродов 3.Преобразователь работает следущпм образом.При подаче электрического напряжения между электродами 3 и 4 в каждой ячейке возникает электрическое поле с определенным расположением силовых полей. Генерируемая торцовой поверхностью волна излучается в контролируемую среду, а также в корпус матрицы 1, в котором она рассеивастся и поглощается.Поскольку корпус матрицы 1 составляет единое целое с усеченными пирамидами, то он одновременно является согласованным демпфером, в котором полностью поглощается обратная волна, У электродов 4 генерируется590662 оставитель Г, Федор ректор Е. Хмелева дактор О. Юркова Техрсд Н, Рыбкина ПодписноеССР аж 1109Министроврытийнаб., д. 4/5 каз 3255/7НГ 10 Госуд 1 зд, Ъе 183 Тир ствсипого комитета Созетао делам изобретений и отк Москва, К, Раушская Тииогрария, пр. Сапунова 3слабая паразитная волна, которая благодаря тупому углу между боковой и торцовой поверхностями направляется ь корпус матрицы 1, выполняющеи функции согласованного демпфера. Из-за наличия только одной плоскости генерации ультразвуковой волны и отсутствия многократно отраженных волн в преооразователе его полоса пропускания значительно расширяется и ограничивается только механическими и электрическими потерями пьезоэлектрического материала на высоких частотах.Фазы механических колебаний отдельных пирамид соответствуют фазам электрических сигналов на электродах этих пирамид, Поэтому при изменении фазовых сдвигов между электрическими сигналами меняется направление диаграммы направленности, а также может быть изменена ее ширина.Выполнение торцовой поверхности преобразователя в виде четырехугольных усеченных пирамид с боковыми электродами позволяет вместо двух плоскостей пьезоэлектрической генерации, характерных для других типов преобразователей, например в виде пьезоэлектрических пластинок и стержней, получить одну плоскость генерации, Кроме того, интегральная конструкция демпфера позволяет устранить многократные отражения в преобразователе. Все это расширяет полосу пропускания преобразователя.При этом упрощается процесс изготовления, так как отпадают операции изготовления и клейки демпфера. Кроме того, поскольку при уменыпении поперечных размеров пирамид напряженность поля в пирамидах возрастает, то при заданном возбуждающем электриче ском напряжении увеличивается коэффициентпреобразования.Применение предлагаемого преобразователя в ультразвуковых дефектоскопах и других приборах позволяет увеличить разрешающую 10 способность и точность этих приборов. Формула изобретенияПьезоэлектрический преобразователь дляультразвукового контроля изделий с электри 1 о чески УпРавлЯемой ДиагРаммой напРавленности, выполненный в виде монолитной односторонней гребенчатой матрицы из пьезокерамики, на торцовых поверхностях ячеек которойнанесены электроды, о т л и ч а 1 о щ и й с я тем,20 что, с целью расширения полосы пропусканияпреобразователя, ячейки выполнены в видеусеченных пирамид, боковые поверхности которых составля 1 от тупой угол с торцовой поверхностью матрицы, и на них нанесены дополнительные электроды, электрически изолированные один от другого и от торцовыхэлектродов,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Лвторское свидетельство СССР 4 б 7503,кл. Н 04 К 15/00, 1975.2. Лвторское свидетельство СССР37150 б,кл. Ст 01 К 29/04, 1973.