Устройство для градуировки пьезоприемников сигналов акустической эмиссии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 119) (И 1 8138 594 С 01 В 29/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ СНОМ А У 10Е,Д,Мезлатов8,8)пав з.оп,ев,9, 1 апи тельство СССР1 И 29/04, 1980. бластим акусэобрециои грарадуиОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГРАДУИРОВКИ ПЬ ЗОПРИЕМНИКОВ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ(57) Изобретение относится к о нераэрушающего контроля методо тической эмиссии (АЭ), Целью и тения является расширение функ нальных воэможностей и точност дуировки за счет обеспечения г ровки в широком диапазоне спектральных и временных параметров и снижениявлияния сигналов помех вследствиевыполнения пластины из пьеэоматериалаи акустически связанного с ней ци"линдра специальной формы. Устройствосодержит эллипсовидную пьезопластину1 со скошенным краем и с поляризованной центральной частью и акустическисвязанный с ней цилиндр 3. Коническое углубление 10 и круговые канавки11 рассеивают излучаемые с помощьюгенератора 2 пластиной 1 ультразвуковые колебания, а слой 5 поглощает их,Контрольный пьезодатчик 8 и блок 9обработки сигнала констатируют стабильность работы устройства. Градуируемый пьезоприемник 6 сигналов АЭустанавливают на акустически связанный с пластиной 1 протектор 7. 1 ил.Изобретение относится к неразрушающему контролю методом акустической эмиссии (АЭ) и может быть использовано при градуировке пьезоприемников сигналов АЭ.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и точности градуировки благодаря осу ществлению градуировки в широком диа пазоне амплитудных, спектральных и временных параметров калибровочных сигналов и снижению влияния радиальных колебаний и интерференционных эффектов на амплитудно-частотную харак теристйку (АЧХ) устройства.На чертеже схематично представлено устройство для градуировки пьезоприемников сигналов АЭ.Устройство для градуировки пьезоприемников сигналов АЭ содержит пластину 1 из пьезоматериала, электри; чески связанный с ней генератор 2, твердотельный цилиндр 3, акустически , связанный одним из торцов 4 с пласти нои 1, и нанесенный на боковую поверхность цилиндра 3 слой 5 материала поглощающего акустические колебания. Позицией 6 на чертеже обозначен градуируемый пьезоприемник сигналов 30 АЭ, Устройство также содержит электропроводный протектор 7, акустически. , связанный со свободной поверхностьюпластины 1 и предназначенный для размещения градуируемого пьеэоприемника6, пьезодатчик 8 с резонансной частотой, равной центральной частоте рабочего диапазона частот, установленный: на боковой поверхности цилиндра 3, и блок 9 обработки контрольного сигна ла; электрически связанный с пьезодатчиком 8. Пластина 1 выполнена эллипсовидной со скошенным краем и толщиной, не превьппающей четверти длины акустической волны на "верхней 45 частоте рабочего диапазона частот. Центральная круговая часть пластины 1 поляризована. Диаметр цилиндра 3 превьппает максимальный размер пластины 1на свободной торцовой поверхности цилиндра 3 выполнено осесимметричное коническое углубление 10, а на противоположной торцовой поверхности 4 цилиндра, ограниченной его наружным диаметром и контуром пластины 1, выполнены круговые канавки 11 с,. постепенным нарастанием их глубины в направлении от центра к наружному диаметру. Кроме того, устройство содержит корпус 12, вмещающий цилиндр3, пластину 1 и пьезодатчик 8, открывающий доступ пьеэоприемнику 6 к рабочей поверхности протектора 7Устройство для градуировки пьеэоприемников сигналов АЭ работает следующим образом,Электрический сигнал с выхода генератора 2, например генератора импульсов Г 5-56, поступает на пластину1 из пьеэоматериала ЦТС. Пьезопластина 1 конфигурацией по контуру напоминает овал с максимальным размером45 мм и минимальным - 30 мм, толщиной 0,4 мм, а диаметр ее пьезоактивной зоны равен 20 мм, Цилиндр 3 диаметром 75 мм и высотой 110 мм выполнен из свинца, Протектор 7 выполнениэ латуни толщиной менее 0,2 мм. Соединение пластины 1 с поверхностью 4цилиндра 3 и протектором 7 осуществляется пайкой сплавом Розе с толщиной скрепляющего слоя примерно0,02 мм, Материалы пластины 1, цилиндра 3, протектора 7 и скрепляющихих слоев выбраны таким образом, чтобыих удельные акустические сопротивления были близки друг к другу. Пьезодатчик 8 выполнен экранированным изЦТСразмерами 2 х 2 х 2 мм с протектором из пластины иэ ЦТСтолщиной0,15 мм. Пьезопластина 1 преобразуетэлектрический сигнал в акустический,1Акустический сигнал распространяетсяс одной стороны через поверхность 4в твердое тело цилиндра 3, рассеиваясь и затухая в нем на углублении 10,канавках 11 и слое 5 и частично попадая на пьезодатчик 8, а с другой -в протектор 7 на его рабочую поверхность. Пьезодатчик 8 с низкой добротностью, например 2-4, преобразуетакустический сигнал в электрический,который поступает в блок 9 обработкисигнала, по выходному сигналу которого судят о стабильности работы устройства, На рабочую поверхность протектора 7 через слой акустическойконтактной среды устанавливают градуируемый пьезоприемник, который преобразует акустические колебания в электрический сигнал, Измеряя этот сигналсоответствующим блоком (не. показан).,например анализатором спектра илиосциллографом, градуируют пьезоприемник 6 по различным частотным, временнным и амплитудным характеристикам, Указанный пример выполнения уст1381385 ройства позволяет получить частотный диапазон от 0,1 до 2,0 мГц при неравномерности не более 3 дБ, амплитудный диапазон (при подключении серийных-а10 м, диапазон длительностей сигналов - в пределах от 0,5 до 5 мкс при частоте следования от долей герца до 100 кГц (задаваемых от серийных гене раторов) при неравномерности АЧХ не более 1 дБ.За счет выполнения пластины толщиной менее четверти длины волны и согласования удельных акустических соп ротивлений материалов пластины, цилиндра и протектора входное акустическое сопротивление устройства со стороны рабочей площади протектора постоянно в широком диапазоне частот и АЧХ коэффициента электроакустического преобразования пластины по ее толщинным колебаниям равномерна в этом же широком диапазоне частот.Увеличенная площадь пластины по срав нению с площадью рабочей площадки позволяет сдвинуть частоты паразитных радиальных колебаний ниже за пределы рабочего диапазона частот и эффективнее их подавить, так как площадь отвода этих колебаний в тело меры по пути их распространения увеличины (амплитуда радиальных колебаний уменьшается пропорционально радиусу пластины). Уменьшение толщины излучающей пьезопластины на ее краях, например,оскос под углом 40-45 , также уменьшает влияние радиальных колебаний на АЧХ устройства. Выполнение пластины с переменным размером в плоскости40 устраняет яркую частотную выражен- ность радиальных колебаний. Поляризация пластины только по центральной ее части, равной рабочей площадке, позволяет уменьшить энергию колеба-.45 ний, излучаемых в цилиндр, что снижает погрешность, обусловленную интерференционными эффектами, Расположение пьеэоизлучающей пластины в непосредственной близости к рабочей площадке повышает отношение сигнал/шум. 50 Использование контрольного пьезодатчика позволяет вовремя заметить и исключить возможные ошибочные измерения. Коническое углубление, например, глубиной в половину высоты цилиндра, рассеивает УЗ-колебания, вошедшие в цилиндр, в направлении поглощающего слоя, Круговые канавки приминимальной глубине первой канавки,не превышающей половину длины волныверхней части рабочего диапазона,позволяют осуществить диффузное рассеяние поверхностных и подповерхностных колебаний в тело цилиндра. Формула изобретения Устройство для градуировки пьезоприемников сигналов акустическойэмиссии, содержащее пластину из пьезоматериала, электрически связанныйс ней генератор, твердотельный цилиндр, акустически связанный однимиз торцов с пластиной, и нанесенныйна боковую поверхность цилиндра слойматериала, поглощающего акустическиеколебания, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей и точности градуировки, оно снабжено электропроводным протектором, акустически связанным со свободной поверхностью пластины и предназначенным для размещенияградуируемого пьезоприемника, пьезодатчиком с резонансной частотой, равной центральной частоте рабочего диапазона частот, установленным на боковой поверхности цилиндра, блокомобработки контрольного сигнала,электрически связанным с пьезодатчиком, пластина выполнена эллипсовидной со скошенным краем и толщиной,не превышающей четверти длины акустической волны на верхней частоте рабочего диапазона частот, центральнаякруговая часть пластины поляризована, диаметр цилиндра превышает мак".симальный размер пластины, на свободной торцовой поверхности цилиндравыполнено осесимметричное коническоеуглубление, а на противоположной торцовой поверхности цилиндра, ограниченной его наружным диаметром и контуром пластины, выполнены круговыеканавки с постепенным нарастаниемих глубины в направлении от центрак наружному диаметру, ВНИИПИ Заказ 1180/39Произв,-полигр. пр-тие, г. ТиРаж 847 ПодписноеУжгород, ул. Проектная, 4