Ультразвуковая головка дефектоскопа

СОГОЗ СОВЕТСКИХСОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК я) 50. 1648578 06 В 1 01 й 29/О ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТВ ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1196755, кл. 6 01 й 29/04, 1982.Авторское свидетельство СССР йг 100433, кл. 6 01 й 29/004, 1952, (54) УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ГОЛОВКА ДЕФЕКТОСКОПА(57) Изобретение относится к ультразвуковому контролю. Цель - повышение разрешающей способности. Головка содержит призму в виде рабочей 1 и демпфирующей 2 частей, пьезопреобразователь иэ двух элементов 3, 4 идентичной формы и разной площади, подключенных электрически параллельно и установленных с зазором относительно друг друга на наклонной поверхности 5 рабочей части 1 призмы, Короткие оси элементов 3, 4 пьезопреобразователя лежат на одной прямой и перпендикулярны грани рабочей части призмы, образованной пересечением ее основания 6 и наклонной поверхности 5. Элемент 4 пьезопреобразователя меньшей площади лежит ближе к этой грани. Элементы пьезопреобразователя имеют одинаковую пространственную ориентацию, Приведено неравенство для выбора величины зазора между элементами пьезопреобраэователя, 1 з,п.ф-лы, 2 ил.Изобретение относится,к нераэрушающему контролю материалов, изделий, оборудования и может быть использовано для дефектоскопии сварных соединений сложного строения и др,Целью изобретения является повышение разрешающей способности головки.На фиг,1 изображена ультразвуковая головка дефектоскопа; на фиг.2 - ви.; А на фиг.1,Ультразвуковая головка дефектоскопа содержит призму в виде рабочей 1 и демпфирующей 2 частей, пьезопреобразователь из двух элементов 3 и 4 идентичной формы и разной площади подключенных электрически параллельно и установленных с зазором друг относительно друга на наклонной поверхности 5 рабочей части призмы 1. Короткие оси элементов 3 и 4 пьезопреобразователя лежат на одной прямой и перпендикулярны грани рабочей части призмы, образованной пересечением ее основания 6 и наклонной поверхности 5. Элемент пьезопреобразователя меньшей площади лежит ближе к этой грани, чем элемент пьезоп реобразователя большей площади.Элементы пьезопреобразователя имеют одинаковую пространственную ориентацию и параллельные направления векторов поляризации (показаны стрелками). Величина зазора между элементами пьезопреобразователя в плоскости наклонной поверхности 5 удовлетворяет неравенствуО 21. = - РП- 1,С 11 + О 2)/ 2 ) - ,О 1где А - длина волны в призме;О - полуширина основного лепестка диаграммы направленности по минимуму,01 и О 2 - размер элементов 4 и 3 пьезопреобразователя по коротким осям соответственно;- величина зазора между элементами пьезопреобраэователя,Размеры элементов пьезопреобразователя по.длинным В 1 и В 2 и коротким О 1 и О 2 осям выбраны равными нечетному числу четвертой длины волны упругих колебаний в них, На фиг.1 пунктиром показан вариант выполнения наклонной поверхности 5 ступенчатой, причем ступень 7, на которой расположен элемент 3 пьезопреобразователя, больший по площади, смещена вдоль акустической оси данного элемента к основанию 6 призмы. Если величина данного смещения кратна целому числу длин волн, то векторы поляризации элементов пьезопреобрэзователя расположены в одном направлении, э если нечетному числу половин 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 длин волн - в противоположных направлениях. При этом ступени параллельны одна другой.Ультразвуковая головка работает следующим образом.Обэ элемента пьезопреобразователя подключают к дефектоскопу (не показан) электрически параллельно, что достигается соответствующим параллельным соединением их электродов. Каждый из элементов пьезопреобразователя излучает акустические колебания в рабочую часть призмы 1, через основание призмы ультразвук проходит в контролируемое изделие(не показано) и обратно. Диаграмма направленности излучения в призме и в изделии формируется всеми лучами, испускаемыми элементами 3 и 4 пьезопреобразователя. Центральные лучи идут вдоль акустических осей данных элементов и, попадая на основание призмы, преломляются в изделие и частично (по энергии) отражаются в призму, где затухают в демпфирующей части 2 призмы, что практически исключает возможность попадания многократно отраженного в призме ультра-. звука на пьезоэлемент. Соотношение площадей элементов пьезопреобразователя и их расположение обусловливает обеспечение наибольшей глубины минимума, ограничивающего центральный лепесток,Практическая рекомендация по выбору площадей элементов пьезопреобразователя заключается в том, чтобы при поочередном подключении их к дефектоскопу (по одному) амплитуда эхо-сигнала одного и того же дефекта в изделии была одинакова для каждого из элементов 3 и 4, Для уравнивания амплитуд при заданной площади большего пьезоэлемента 3 можно передвигать последний по поверхности 5 до получения требуемой амплитуды, или может быть применено независимое демпфирование каждого элемента пьезопреобрэзователя акустически до выравнивания указанных амплитудитд,Укаэанное необходимо для минимизации угловой ширины диаграммы направленности, что способствует разрешающей способности по фронту ультразвуковых волн.Для улучшения разрешающей способности по лучу уменьшается добротность(эффективная) элементов и ьезоп реобразователя как резонаторов для их колебаний по длине и ширине. В связи с симметричными граничными условиями на противоположных концах элементов 3 и 4 в плоскости 5 условие резонанса (свободные концы) состоит в кратности длины (ширины) целому числу полуволн тангенциальных колебаний. Соответственно нерезонансное возбужде1548578 оставитель И.Игумноехред М.Моргентал ктор И Кор Мале ая Подписноеизобретениям и открытия, Раушская наб,. 4/5 и ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. ина ние таких колебаний состоит в кратности размеров элемента в плоскости 5 нечетному числу четвертей полуволн упругих колебаний вдоль этого направления (среднее условие между двумя условиями указанных резонансоа).При выполнении наклонной поверхности 5 ступенчатой имеет место уменьшение эффекта затухания ультразвука, излученного элементом пьеэопреобразователя большей площади в материале призмы.Предлагаемая головка дефектоскопа имеет широкую область применения. Формула изобретения 1, Ультразвуковая головка дефектоскопа, содержащая призму в виде рабочей и демпфирующей частей, пьезопреобразователь и акустическую ловушку, причем одна. плоскость пьезопреобразователя связана с акустической ловушкой, а другая с наклонной поверхностью рабочей части призмы, расположенной под углом к ее основанию, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, пьезопреобраэователя выполнен в виде двух элементов идентичной формы и разной площади, подключенных электрически параллельно и установленных с зазором друг относительно друга на наклонной поверхаказ 1480 Тираж 294 ВНИИПИ Государственного комитета 113035, Москва, Жности рабочей части призмы, причем корот-кие оси элементов пьезопреобразователя лежат на одной прямой и перпендикулярны грани рабочей части призмы, образованной 5 пересечением ее основания и наклонной поверхности, а элемент пьезопреобразователя меньшей площади лежит ближе к этой грани, чем элемент пьезопреобраэователя большей площади, при этом элементы пье эопреобразователя имеют одинаковую пространственную ориентацию и параллельные направления векторов поляризации, а величина зазора между элементами пьезопреобразователя в плоскости наклонной по верхности рабочей части призмы удовлетворяет неравенству021 = А/2 з и О - 01 + 02)/201/2, гдето - длина волны в призме;0- полуширина основного лепестка ди аграммы направленности по минимуму;01 и 02 - размер элементов меньшей ибольшей площади пьеэопреобразователя по коротким осям соответственно;Е - величина зазора между элементами 25 пьезопреобраэователя.2. Ультразвуковая головка по п.1, о т л ич а ю щ а я с я тем, что размеры элементов пьезопреобраэователя по длинным и коротким осям равны нечетному числу четвертей 30 длины волны упругих колебаний в них,