Способ неразрушающего контроля пьезокерамического преобразователя

(54) СПОСОБ ПЬЕЗОКЕРАМИЧ РАЗРУИАЮР 1 ЕГО КОНТ КОГО ПРЕОБРАЗОВАТ 57) Изобрет троению и м пьезотехни к приборользовано тнос ожет быть ис ке при изгото нии,цикатации о ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ ических испытаниях и экспл пьеэокерамических преобразователей. Изобретение относится к приборостроению и может быть использованов пьезотехнике при изготовлении,циклических испытаниях и эксплуатациипьезокерамических преобразователей,Цель изобретения - упрощение способа неразрушающего контроля пьеэокерамического преобразователя.На фиг,1 представлена электрическая схема, позволяющая определитьвеличину скорости нарастания температуры контролируемого пьезокерамического преобразователя при его динамическом разогреве переменным электрическим напряжением на рабочей частоте; на Лиг,2 - графическое определение скорости нарастания температуры контролируемого пьезокерамического преобразователя (т.е, темп егоразогрева),В способе, с целью упрощения контролво время возбуждения измеряют температуру динамического разогрева контролируемого пьезокерамического преобразователя в течение времени ее линейного нарастания, определяют величну скорости нарастания этой температуры в наиболее напряженных точкахколебательной системы контролируемого преобразователя, сравнивают неличины скоростей нарастания температур разогрева в наиболее напряженныходинаково расположенных точках контрлируемого и эталонного преобразователей и по результатам сравнения судят о наличии депектов в контролируемом преобразователе. 2 ил. Способ неразрушающего контроля пьезокерамических преобразователей осуществляется следующим образом,Контролируемый пьезокерамический преобразователь возбуждают переменным электрическим напряжением на ег рабочей частоте (т,е, на частоте основного электромеханического резонанса контролируемого преобразователя), развивая в нем из-за обратного пьезоэФАекта знакопеременное механическое напряжение о , которое приводит к динамическому разогреву контролируемого преобразователя, Определяют величину скорости нарастания температуры К этого разогрева на частоте основ ного резонанса Г при заданной амплнРтуде циклического механического напряжения, развиваемой в этом преобразователе, Причем определение величиныскорости нарастания температуры разогрева контролируемого пьезопреобразователя осуществляется в углах смещения колебательной системы пьезопреоб 5 раэопателя, где эта скорость всегда будет наибольшей, с помощью схемы приведенной на фиг.1,Контролируемый пьезокерамическийпреобразователь П р циклически нагружается на частоте основного резонанса Гр до заданной амплитуды за счетсобственного обратного пьезоэффектас помощью генератора мощных электрических колебаний (например, типа ГСИ).Вольтметром Ч, контролируется электрическое напряжение на генераторе,При настройке пьезопреобразователяна основной резонанс напряжение нагенераторе минимально, так как приэтом максимальной является проводимость контролируемого пьезопреобразователя. Вольтметром Чь измеряется эффективное значение электрическогонапряжения 11 ь на балластном сопротивлении К ь, С помощью осциллографа И(например, С 1-72 или аналогичногокласса) контролируется Форма электрического напряжения на генераторе. Ав-,томатическим самопишущим поченциометром КСПЗ-П с хромелькопелевой термопарой, закрепленной на пьеэопеобразователе, измеряется его гемпература втечение времени ее линейного нарастания. Поскольку пьезокерамика является35хрупким материалом, то эачеканиваниетермопары в пьезопреобразователь недопустимо, поэтому необходимо пользоваться специальными прижимами или за 40паивать горячий конец термопары натехнологический лепесток одного изэлектродов пьезопреобразователя, являющийся нулевой потенциальной точкойв измерительной схеме, Это возможно, 45если один электрический выход возбуждающего генератора имеет развязкуС с общим проводом нулевого потенЗл. ьнциалаВ этом случае постоянное термоэлектрическое напряжение, возникающее в припаянной термопаре не закорачивается на землю. Термопару закреп ляют в узле смещения колебательнойсистемы пьезопреобраэователяВ этихточках механическое напряжение, развиваемое в пьезопреобразователе вовремя знакопеременной циклической нагрузки, температура и скорость разогрева всегда максимальны Как видно из фиг.2, скорость нарастания температуры разогрева пьеэопреобразователя может быть определена как тангенс угла наклона К=йТ/Йг.температурной кривой к оси времени(геометрический смысл производной),для его определения достаточно сделать замеры температуры в началеего циклического нагружения и через100-200 с (что позволяет исключитьвлияние собственной теплопроводности пьеэопреобразователя и всегдасоответствует линейному участку натемпературных кривых), На Фиг,2 приведены две температурные кривые, снятые при одинаковой амплитуде циклического нагружения для бездефектного пьезопреобразователя и преобразователя с микротрещинами, Чем большевнутренняя структура пьеэопреобраэователя заселена дефектами, тем больше скорость нарастания температурыего разогрева при гдинаковых амплитудах нагружения,Для экспериментального установления точностных характеристик предлагаемый способ нераэрушающего контроля пьезокерамических преобразователей был апробирован на пьезокерамических преобразователях из ЦТБС.Пьезопреобразователи в количестве50 шт., представляющих собой пьезокерамические кольца с радиальной поляризацией, размерами 5 х 32 х 40, циклически нагружали на их резонансной частоте 30 кГц амплитудой механическогонапряжения 19,010 ьПа (эта амплитудазнакопеременного механического напряжения соответствует пределу прочностина растяжение пьезокерамики ЦТБС-З),В контролируемой партии были и заведомо дефектные образцы, При этомдля каждого из образцов определялискорость нарастания температуры ихразогрева К, согласно Фиг,2, как тангенс угла наклона температурной кривой к временной оси. После статистической обработки результатов измерений разброс значений К, соответствующий бездефектньгм образцам,составлял не более 57,Следовательно, согласно способу дляданного типа пьезопреобразователей идля заданной амплитуды знакопеременных механических напряжений предварительно должно быть определено эталонное значение параметра К . Если в прооцессе контроля для контролируемого5 15259 пьеэопреобраэователя значение К превысит эталонное значение Ко больше, чем на 57, то контролируемый пьеэопреобраэователь следует считать дефектным. 10 из,12 ф оставитель Д.Расторгуе ехред М,Ходанич К актор Л.Пчолинска ектор О. Кравцо Заказ 7247/57ВНИИПИ Госулар Тираж 6 Подписно бретениям и открытиям при ГКНТ СССаушская наб., д. 4/5 венного комитета по иэ113035, Москва, Ж,тельский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина, 101 1 роиэводствен Формула и э о б р е т е н и я Способ нераэрушающего контроля пьезокерамического преобразователя, заключающийся в возбуждении его на рабочей частоте переменным электрическим напряжением и последующем анализе тепловых режимов в нем, о т л и 50 6чающийс ятем, что, сцелью упрощения и ускорения контроля, во время возбуждения измеряют температуру динамического разогрева и определяют величину скорости нарастания этой температуры в узлах смещения колебательной системы контролируемого преобразователя. сравнивают величины скоростей нарастания температур разогрева в одинаково расположенных узлах смещения контролируемого и эталонного преобразователей и по результатам уравнения судят об исправности контролируемого преобразователя.