Пьезоэлектрический преобразователь

(50 ГОСУДАРСТВЕН ПОДЕЛАМ ИЭ НЫЙ НОМИТЕТ СССРОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ОБРЕТЕНИЯЛЬСТВУ ПИСАН И ВТОРСНОМУ С флПРЕОБРАЗОВА(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕ(56) Контратьев Ю,А., Карпельсон А.Е, Формирование узких слаборасходящихся ультразвуковых пучков - Дефектоскопия, 1978, У 10, с.95-102.чамда К ЯЬдшхгц Н,Нею.Турев ой 01 йтавоцп 8 РосивЫЕ Тгапвйцсет Здвеешв,ар.,1.Арр 11 ед РЬувдсв, чо 1.21 (982), вцрр 1 2-3, рр 135- 137 (прототип).(57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле в медицинской диагностике. Целью изобретения является повышение чувствительности и упрощение конструкции преобразователя за счет увеличения протяженности фокальной эоны и использования несфокусированного пьезоэлемента. Пьезоэлементом 1 и соединен ным с ним промежуточным элементом 2, состоящим из первой части 4 в виде конуса и второй части 5 с выступом 3, формируют узкий слаборасходящийся пучок ультразвуковых колебаний благодаря суперпоэиции кобеаний, излучен- а ных различными участками пьезоэлемента,1. 1 ил./ где 2 , Е ,Ез - удельные акустические импедансы первой 40и второй частей твердого элемента и контролируемой среды соответственно;С,С , С - скорости распространения продольных удыразвуковых колебанийв первой и второйчастях твердого элемента и контролируе Омой среды соответст"венно.Соотношения (1) и (2) получают из условия получения узкого слабо расходящегося пучка и согласованияпьезоэлектрического преобразователя с контролируемой средой.Для обеспечения минимума потерь энергии на отражение при прохождении 1 14099Изобретение относится к неразру" шающему контролю и может быть исполь,зовано при ультразвуковом контроле,. 5 , ке.Цель изобретения - повышение чув, ствительности и упрощение конструкциии преобразователя за счет увеличения протяженности фокольной зоны и 10 использования несфокусированного пьезоэлемента.На чертеже изображен пьезоэлектрический преобразователь.Преобразователь содержит несфоку сированный пьезоэлемент 1, например в виде диска, и установленный на его рабочей поверхности промежуточный элемент 2 с расположенным на его противоположном торце сферическим 20 выступом 3, центр сферы которого лежит на акустической оси пьезоэлемента 1 .Промежуточный элемент 2 выполнен составным из части 4 в виде конуса 25 установленной на рабочей поверхности пьезоэлемента 1, и второй части 5 со сферическим выступом 3, сопряженной с первой частью 4 по поверхности конуса., 30Параметры материалов составных частей промежуточного элемента выбирают из соотношений 13ультразвуковых колебаний иэ первой во вторую часть промежуточного элемента угол 8 раскрытия конуса выбирают из соотношения() -126 = 180 - агейла ---(3)С й которое получают геометрическим путем.Контролируемой средой являются, например, мягкие ткани человеческого организма.Пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.С помощью пьезоэлемента 1 вводят параллельный пучок ультразвуковых колебаний в первую часть 3 в виде конуса промежуточного элемента 2, выполненную из материала, близкого по значениям плотности и скорости распространения продольных ультразвуковых колебаний материалу пьезоэлемента 1 На конусной поверхности раз - дела первой и второй частей 4 и 5 промежуточного элемента 2 пучок ультразвуковых колебаний преломляется в сторогу акустической оси преобразователя.При прохождении через выступ 3, представляющий собой акустическую линзу большого радиуса, сходящийся пучок ультразвуковых колебаний дефокусируется. При этом происходит фор. мирование узкого слабо расходящегося пучка за счет суммирования ультразвуковых,лучей, посыпаемых различными частями рабочей поверхности пьезоэлемента 7 под различными углами. В тех зонах контролируемой среды, где ультразвуковые лучи пересекаются, образуется узкая область повышенного акустического давления, которая соответствует формируемому пучку ультразвуковых колебаний,Вследствие выбора материалов частей 4 и 5 (например, часть 4 сплав Вуда, часть 5 - магний или алюминий) промежуточного элемента 2 иэ условия (1) обеспечиваются сужение пучка ультразвуковых колебаний и концентрация энергии в нем, а выбор угла 8 раскрытия конуса согласно соотношению (3) позволяет уменьшить потери энергии на отражение при прохождении колебаний через конус1409913 Составитель В.Бабина Корректор А.Тяско Редактор И.Касарда Техред Л.Олийнык Тираж 847 Заказ 3470/39 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений.и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5юПроизводственно-полиграфическое предприятие,г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ную поверхность раздела, в результа-. те чего основная часть энергии поступает в контролируемую среду. Благодаря выбору материалов проме 5 жуточного .элемента 2 согласно усло" вию 12 ) обеспечиваются согласование акустических импедансов контролируемой среды 6 и пьезоэлемента 1 и увеличение протяженности фокалвной зоны. В результате повышается чувствительность преобразователя в режимах излучения и приема, а также иск-. лючается необходимость использования сфокусированного пьезоэлемента 1 например, в виде части сферы), что упрощает конструкцию преобразователя по сравнению с прототипом. Формула изобретенияПьезоэлектрический преобразователь, содержащий пьезоэлемент и установленный на его рабочей поверхности промежуточный элемент с расположенным на свободном торце сферическим выступом, центр сферы которого лежит на акустической оси пьезоэлемента, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности и упрощения конструкции преобразователя, промежуточный элемент выполнен составным из первой части в виде конуса, установленного на рабочей поверхности пьезоэлемента основанием, и второй части со сферическим выступом, сопряженной с первой по поверхности конуса.