Фокусирующий широкополосный пьезопреобразователь

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 191 (1 4 К 17/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ К А ВТОРСНОМУ хническичкусаи В.Г.Ла ло окусирова овых волн М.: 34977, М 3, с(57) Изобретение относитшающему контролю и позво ЛОСН к нерет уве фиг,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Каневский И.Н.звуковых и ультразвукНаука, 1977,Дефектоскопия, 1 личить разрешающую способность устройства, На сферически вогнутой поверхности пьезоэлемента выполнены взаимно перпендикулярные канавки в формеравнобедренного треугольника, осьсимметрии которого является продолжением радиуса этой поверхности. На боковых поверхностях канавок нанесен общий электрод 5. Заполнение полостикачавок демпфирующим материалом 4 сдиэлектрической проницаемостью, меньшей проницаемости пьезоэлемента, обес.печивает исключение паразитной емкости между электродами 5,6. Приведеносоотношение, из которого выбираетсярасстояние между канавками. 3 ил.Изобретение относится к неразрушаю щим средствам и методам контроля и может быть использовано для фокусирования ультразвуковых колебаний, а также при ультразвуковой диагностике.Целью изобретения является увеличение разрешающей способности ультразвукового контроля и диагностики,На фиг. .изображен сферический вогнутый пьезоэлемент, продольный разрез; на фиг.2 - сферическая вогнутая поверхность, вид сбоку; на фиг.З схема, поясняющая принцип работы фокусирующего широкополосного пьезопреобразователя.1 О Фокус ирующий широк ополосный пье зопреобразователь содержит пьезоэлемент1 переменной толщины, треугольные 20канавки 2, расположенные на сшеоически вогнутой поверхности пьезоэлемента1, активные части 3 на сферически вогнутой поверхности между канавками 2,демпфирующий материал 4, заполняющий 25полости канавок 2, общий электрод 5на боковых поверхностях канавок 2,электрод 6 на сферически вогнутой поверхности пьезоэлемента 1. Стрелкамипоказаны направление и структураэлектрического поля Е между электрода.ми 5 и 6.. Фокусирующий широкополосный пьезопреобразователь работает следующимобразом.Пьезоэлемент 1, излучающий толькоодной сферически вогнутой поверхнос- тью,устроен следующим образом.На сферически вогнутой поверхности пьезоэлемента 1 переменной толщины выполнены взаимно перпендикулярные канавки треугольнойформы (фиг.1 и. 2). Ось симметрииканавок 2 является продолжением радиуса кривизны сферически вогнутойповерхности. На боковые поверхностиканавок 2 нднесен общий электрод 5.Расстояние между соседними канавками2 выбрано из соотношения 1=/вдп Ы/2,где й - ширина канавки 2; 1ширина активной части 3 поверхностипьезоэлементамежду соседнимиканавками 2; Ы - угол при вершинетреугольника. Полости канавок заполнены демпфирующим материалом 4, диэлектрическая проницаемость которогоГмного меньше диэлектрической проницае-мости материала пьезоэлемента 1.На всейсферически вогнутой поверхности нанесен электрод 6,Активная часть 3 н центре сферически вогнутой поверхности пьезоэлементаобеспечивает излучение и прием ультразвуковой нолны на акустической оси. Применение демпфирующего материала в полости канавок 2 с диэлектрической проницаемостью, меньшей диэлектрической проницаемости материала пьезоэлемента 1, позволяет искло. чить паразитную емкость между элект родами 5 и 6. Кроме того, заполнение полости канавок 2 демпфирующим материалом позволяет изготавливать сферически вогнутую поверхность требуемого класса чистоты.Подключение генератора (не показано) к электродам 5 .и 6 создает в активных частях 3 электрическое поле Е (фиг.З). Это приводит к тому, что ультразвуковые волны излучают только области активной части 3, прилегающей к электроду 6. Излучение боковыми поверхностями во внутрь канавок 2 уменьшается их демпфированием, В случае необходимости для исключения реверберационных колебаний внутри пьезоэлемента может применятьсядемпфер на тыльной его поверхности(не показано).Выбор ширины канавки, угла раскры тия канавки, расстояния между ними определяется необходимостью создания равномерного по сферической поверхности электрического поля и изменением длительности импульса за счет меньшей, чем в известном устройстве толщины слоя, в котором происходит электроакустическое преобразование, т т.е. слоя, в котором сосредоточено электрическое поле.Силовые линии электрического поля (фиг.З) представляют собой окружности с центром в основании равнобедренного треугольника ВАВ. Равномерность выполняется при условии, когда окружность с центром в точке Э одного треугольника и радиусом ВВ проходит через ту же точку на сферической поверхности, что и окружность с центром в точке А и радиусом АВ соседнего треугольника. Из треугольника АВВ получаем АВ = с/2 з 1 п Ы/2 и расстояние между канавками 1 = 1/ /вп о(/2.Для того, чтобы обеспечить меньшую, чем в известном устройстве, длительность импульса, необходимо локализовать электрическое поле в слое,14 Сос тав итель Л, Гратиедактор М.Алешин Техред М.Ходанич орректор Н.Коро каз 468/57 ВН и 113035Подписное ж 6 ИИПИ Государственного комитета ССС о делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. роектная,Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород меньшем наименькей толщинь; известного преобразователя (толщина в центрефе рической поверхности). Тглщина лом,- лиэапии электрического поля определяется размером ЛВ:ВП (фиг,З) и составляет /2 з 1 п о//2, угловые увеличения разрешающей сособности приобретают вид2 1, атп а//2.Следовательно, и предложенном пьезопреобразователе обеспечивается излу чение только однгй сферлчески вогнутой поверхностью и равномерное распре деление на ней амплитуды смещения. Этим обеспечивается увеличение радиальной и аксиальной разрешающей способности контроля и диагностики. Формула изобретения Фокусирующий я;ирокополосный преобразователь переменной толщины, одна из торцовых поверхностей которого выполнена плоской, а другая - сферически вогнутой с нанесенным на нее электродом, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения разреша 8932 4юшей способности, по всей сферическивогнутой поверхности выполнены взаимно перпендикулярные канавки в формеравнобедренного треугольника, ось 5симметрии которого является продолжением радиуса сферической вогнутойповерхности, на боковые поверхностиканавок нанесен общий электрод, полости канавок заполнены демпфирующимматериалом, расстояние 1 между канавками и от центра сферической поверхности до ближайшей канавки отвечаютусловию 15вдп с/2где С - ширина канавки;о/ - угол раскрытия канавки привершине равнобедренного тре 20 угольникаа угол о и ширина канавки выбраны нзусловия 2 1, з 1 п о//2,25 где Е - наименьшая толщина преобразователя в его середине.