Преобразователь ультразвуковых колебаний

суперпозициких противожений подаюты 2 и х напря- езоэлемен- рабочими ных и синфазньа основные пь ние относит тко связанные 3, же костямиера ерхносответстс боковыми иентов 7 и 8 акщ у контрол ение функ счет обе ель изо ретенияозможносбуждения ьезоэ тями расштей иональных печения в енно. 1 ил.вй ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЭ К АВТОРСКОМУ СВ 4255088/25-2810,04.8723,10,89. Бюл. У 39(71) Специализированное конкое бюро с опытным производОтдела теплофизики АН УэССР(51)4 С 01 М 29/00 В 2или приема одновременно с изгибными и/или крутильными колебаниями продольных колебаний, Для возбуждения продольных колебаний в изделии 11, зажатом между дополнительными пьезоэлементами 7 и 8 с параллельными акустическими осями с помошью упруго го элемента 6, на пьезоэлементы 7 и 8 подают переменные электрические синфазные напряжения одинаковой амплитуды, а для возбуждения крутильных и изгибных колебаний в изделии 11 переменных электричИзобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при контроле физико-механических свойств протяженных объектов1 5 таких, например, как стержни, тросы, полимерные волокна и нити и т.п.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей за счет обеспечения возбуждения или при ема одновременно с изгибными и/или крутильньми колебаниями продольных колебаний.На чертеже изображен преобразователь ультразвуковых колебаний. 15Преобразоваталь ультразвуковых колебаний содержит корпус 1, два идентичных пьезоэлемента 2 и 3 продольных колебаний с параллельными акустическими осями, электроды 4 и 5, 20 нанесенные соответственно на пьезоэлементы 2 и 3 и прсдназначенные для подключения к схеме возбуждения или приема (не показана) с помощью токо- проводов, упругий элемент 6, соеди ненный с корпусам 1 и пьезоэлементом 3 и обеспечивающий перемещение последнего в плоскости акустических осей пьезоэлементов 2 и 3, два дополнительных пьезоэлемента 7 и 8, 30 установленные по одному соответственно на основных пьезоэлементах 2 и 3так, что их акустические оси параллельны между собой и перпендикулярныакустическим осям основных пьезоэлементов, и электроды 9 и 10, нанесенные соответственно на пьезоэлементы 7 и 8 и предназначенные для подключения к дополнительной схеме возбуждения или приема с помощью токопроводов,Преобразователь ультразвуковыхколебаний работает следующим образом,Перед началом контроля размещают 45контролируемое изделие 11 между дополнительными пьезоэлементами 7 и 8так, чтобы его продольная ось былапараллельна осям пьезоэлементов 7и 8, и создают акустический контактмежду изделием и дополнительнымипьезоэлементами путем поджатия дополн.-тельного пьезоэлемента 8 к изделиюс помощью упругого элемента 6.Подавая на основные пьезоэлемен 55ты 2 и 3 и дополнительныепьезоэлементы 7 и 8 переменные электрическиенапряжения с выбранными определеннымобразом фазами, возбуждают в контролируемом иэделии одновременно различные моды ультразвуковых колебаний.При подаче на пьезоэлементы 2 и 3синфаэных переменных электрическихнапряжений одинаковой амплитуды впьезоэлементах 2 и 3 возникают продольные колебания, При этом за счетвыбранной установки дополнительныхпьезоэлементов 7 и 8 в контролируемом изделии возбуждаются изгибныеколебания.При питании пьезоэлементов 2 и 3электрическими напряжениями в противофазе в образце 11 возбуждаются крутильные колебания. При питании дополнительных пьезоэлементов 7 и 8 ссинфазными электрическими напряжениями в образце 11 возбуждаются продольные ультразвуковые колебания. В связи с этим продольная и изгибная модыколебаний одновременно возбуждаютсяв образце 11, когда дополнительныепьезоэлементы 7 и 8 питаются синфазными переменными напряжениями одинаковой амплитуды и основные пьезоэлементы 2 и 3 питаются также синфазными переменными напряжениями одинаковой амплитуды. При этом соотношениеабсолютных значений амплитуд напряжений, питающих дополнительные 7 и 8и основные 2 и 3 пьезоэлементы, определяет соотношение амплитуд продольной и изгибной мод ультразвуковых колебаний в образце 11,Продольная и крутильная моды коле-,баний одновременно возбуждаются вобразце 11, когда дополнительныепьезоэлементы 7 и 8 питаются синфазными переменными напряжениями одинаковой амплитуды, а основные пьезоэлементы 2 и 3 питаются противофаэными переменными напряжениями одинаковой амплитуды. При этом соотношение абсолютных значений амплитуд напряжений, питакщих дополнительные 7и 8 и основные 2 и 3 пьезоэлементы, чопределяет соотношение амплитуд продольной и крутильной мод ультразвуковых колебаний в образце 11.Изгибная и крутильная моды ультразвуковых колебаний одновременно возбуждаются в образце 11, когда основные пьезоэлементы 2 и 3 питаются суперпозицией двух независимых друг отдруга переменных напряжений - синфазных и противофазных, т.е. основные пьезоэлементы 2 и 3 питаются одновременнодвумя самостоятельными50 6крутильных колебаний меньше частотыпродольных колебанийТаким образом, преобразовательультразвуковых колебаний позволяетвозбуждать продольные, крутильные иизгибные ультразвуковые колебанияв любых сочетаниях с любым соотношением амплитудФормула изобретения Преобразователь ультразвуковых колебаний, содержащий корпус, два идентичных пвезоэлемента продольных колебаний, предназначенных для подключения к схеме возбуждения или приема и устгновленных в корпусе так,Составитель И,АндрееваТехред А, Кравчук Корректор В, Кабаций Редактор И.Горная Заказ 6385/47 Тираж 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина,101 5 15169напряжениями: синфазными перемейнш=ми напряжениями одинаковой амплитуды, которые вызывают иэгибные колебаний в образце 11, и противофазнымипеременными напряжениями одинаковой5амплитуды, которые вызывают крутильные колебания в образце 11. При этомсоотношение абсолютных значенийамплитуд указанных напряжений опреде р,ляет соотношение изгибной и крутильной мод ультразвуковых колебанийв образце 11,Преобразователь ультразвуковых колебаний может работать как в совме" 15щенном, так и в раздельном режимахизлучения и приема ультразвуковых,колебаний.По параметрам принятых мод ультразвуковых колебаний определяют параметры контролируемого изделия, например модули упругости и сдвига икоэффициент Пуассона. При этом обеспечение одновременного возбужденияразличных мод колебаний позволяет повысить точность измерений за счетобеспечения идентичности условий измерений параметров различных модультразвуковых колебаний, в том числе акустического контакта, длины 30контролируемого иэделия под нагрузкой, силы натяжения изделия и т.п.При выборе размеров пьезоэлементовнеобходимо учитывать следукщее, Еслиоси и дополнительнь пьезоэлементы имеют одинаковые размеры, тодлина системы, включающей основнойи дополнительный пьезоэлементы, больше длины дополнительного элемента.В связи с этим частота изгибных и 40 что их акустические оси параллельны,и по меньшей мере один упругий элемент, соединенный с корпусом и однимиз пьезоэлементов с воэможностьюобеспечения перемещения последнегов плоскости акустических осей пьезоэлементов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возбуждения или приема одновременно с изгибными и/или крутильными колебаниями продольных колебаний,он снабжен двумя дополнительнымиидентичными пьезоэлементами продольных колебаний, предназначенными для,подключения к дополнительной схемевозбуждения или приема и установленнЫми по одному на каждом основномпьезоэлементе так, что их акустические оси параллельны между собой иперпендикулярны акустическим осямосновных пьезоэлементов.