Ультразвуковой пьезопреобразователь

.16 (088.8)ектоскопия, 1 11, с. 38 ры для неразру иалов и издели В. Клюева. Т. 11 977, с. 328 (прот шающего контй. Справочник. М., Машиноотнп). под ред, Встроение,ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ19М. В. Королев, А. Е. Каралдыкиновательский институт(54) (57) УЛЪТРАЗВУКОВОР 1 ПЪЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ, содержащий корпус и размещенные в нем излучающий и прием. ный пьезоэлементы, электроакустический экран, расположенный между пьезоэлементами, призму, на которой установлен приемный пьезоэлемент, протектор, прикрепленный к нижним граням пьезоэлементов, отличающийся тем, что, с целью уменьшения мертвой зоны и повышения чувствительности, излучающий пьезоэлемент выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда, поляризованного по высоте, и двух электродов, один из которых расположен на верхней грани параллелепипеда, а другой - на боковой грани, обращенной к электроакустическому экрану.5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 толщину изделия. 55 Изобретение относится к неразрушаюшему контролю и может быть использованов ультразвуковой контрольно-измерительной аппаратуре, например в, безэталонныхтолщиномерах и дефектоскопах с безэталонными глубиномерными устройствами.Известен раздельно-совмещенный поверхностно-возбуждаемый толстый пьезопреобразователь, содержащий цилиндрическийпьезоэлемент и три электрода, нанесенныена одно из его оснований 1.Однако из-за наличия щели, разделяющей электроды, исключена возможностьвозбуждения сигналов продольных подповерхностных волн и, соответственно, такой пьезопреобразователь нельзя использовать в безэталонных толщиномерах.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковой пьезопреобразователь, содержащий корпус и размещенные в нем излучающий и приемныйпьезоэлементы, электроакустический экран,расположенный между пьезоэлементами,призму, на которой установлен приемныйпьезоэлемент, и протектор, прикрепленныйк нижним граням пьезоэлементов 12.Недостатками такого пьезопреобразователя являются большая мертвая зона и малая разрешаюшая способность по глубине,так как он не может излучать и приниматькороткие ультразвуковые импульсы в силурезонансных свойств обоих пьезоэлементов.Кроме того, такой пьезопреобразовательпри использовании, например, в безэталонных толщиномерах, обладает малой чувствительностью, так как формируемый имимпульс подповерхностных продольных волнимеет малую амплитуду.Целью изобретения является уменьшение мертвой зоны и повышение чувствительности,Эта цель достигается тем, что в ультразвуковом преобразователе, содержащемкорпус и размещенные в нем излучающийи приемный пьезоэлементы, электроакустический экран, расположенный между пьезоэлементами, призму, на которой установленприемный пьезоэлемент, протектор, прикрепленный к нижним граням пьезоэлементов, излучающий пьезоэлемент выполненв виде прямоугольного параллелепипеда,поляризованного по высоте, и двух электродов, один из которых расположен наверхней грани параллелепипеда, и другой - на боковой грани, обращенной кэлектроакустическому экрану.На чертеже изображена конструкцияультразвукового пьезопреобразователя.Пьезопреобразователь содержит излучающий пьезоэлемент 1 в виде прямоугольного параллелепипеда, на верхней грани которого расположен электрод 2, а на боковой - электрод 3, и приемный пьезоэлемент4, установленный на призме 5. Пьезоэлементы 1 и 4 контактируют с исследуемым объектом 6 через слой 7 контактной смазки и протектор 8. Электроакустический экран 9 разделяет пьезоэлементы 1 и 4 для исключения акустических и электрических наводок, а также протектор 8 на две части, чтобы исключить распространение по протектору подповерхностных продольных волн. Призма 5 имеет угол, равный первому критическому для материала исследуемого объекта, с целью повышения амплитуды сигнала подповерхностных продольных волн.Устройство работает следующим образом.Короткий возбуждающий электрический импульс подается на электроды 2 и 3 пьезо элемента 1, В результате пьезоэлемент 1 излучает в исследуемый объект 6 через слой 7 контактной смазки и протектор 8 два коротких и моцных ультразвуковых импульса - импульс объемных продольных волн и импульс подповерхностных продольных волн, Излучаемые импульсы такие же короткие, как и возбуждающий электрический импульс, поскольку электромеханическое преобразование в пьезоэлементе 1 происходит только в узкой области около электрода 2. Это связано с тем, что именно в этой области напряженность возбуждающего электрического поля максимальна и совпадает по направлению с поляризацией, Импульс подповерхностных волн имеет большую амплитуду из-за того, что максимальная интенсивность ультразвукового давления в пьезоэлементе 1 достигается в области, прилегающей к электроду 3. т. е. как раз с той стороны, куда должны излучаться подповерхностные волны. Возникновение зоны с максимальной интенсивностью около электрода 3 связано с тем, что здесь наибольшая напряженность возбуждаюшего электрического поля из-за минимального расстояния между электродами 2 и 3.Излученный импульс подповерхностных продольных волн распространяется вдоль поверхности изделия 6, а затем через слой 7 смазки, протектор 8 и призму 5 попадает на приемный пьезоэлемент 4. Поскольку время распространения этого импульса зависит только от физических свойств исследуемого изделия, его используют при контроле в качестве эталонного.Затем на пьезоэлемент 4 приходит импульс объемных продольных волн после прохождения объекта 6 и отражения либо от его основания,либо от дефекта. Сравнение времени распространения продольных объемных и подповерхностных волн позволяет определять Таким образом, применение ультразвукового преобразователя позволяет безэталонно определять толщину изделия и глубину залегания дефектов из-за возбуждения мощной подповерхностной ультра1019322 Составитель Г.федоров Редактор И. Николайчук Техред И. Верес Корректор А. Ференц За каз 3692/37 Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4звуковой волны, а также расширить область его использования, поскольку. уменьшается мертвая зона преобразователя и улучшается пространственное разрешение по глубине из-за излучения коротких ультразвуковых импульсов.