Пьезоэлектрический преобразователь для приема сигналов акустической эмиссии

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1665295 А 1 19) 1829 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ орего 3, ий(71) Институт сверхтвердых материаловАН УССР(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ(57) Изобретение относится к неразрушающему контролю. Цель изобретения - расширение полосы частот принимаемыхсигналов при сохранении чувствительности Изобретение относится к области не- разрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле методом акустической эмиссии.Цель изобретения - расширение полосы частот принимаемых сигналов при сохранении чувствительности преобразователя,На фиг.1 показан пьезоэлектрический преобразователь для приема сигналов акустической эмиссии; на фиг.2 и 3 - частотные зависимости амплитуды принятого сигнала, поясняющие работу преобразователя.Преобразователь содержит полый к пус 1, пьезоэлемент 2, размещенный на нерабочей поверхности первый электрод электрические выводы 4 и 5, заполняющ преобразователя, Сигнал акустической эмиссии поступает на пьезоэлемент и принимается электродами с диэлектрическим изолирующим слоем между ними, Один из электродов размещен на нерабочей поверхности пьезоэлемента и является колеблющейся обкладкой образованного электродами конденсатора. Внутреннее электростатическое поле этого конденсатора образуется пьезоэлементом при приеме сигнала акустической эмиссии. В результате колебаний одного из электродов на выходе появляется сигнал, амплитуда которого не зависит от частоты колебаний. Таким образом, расширяется полоса частот принимаемых сигналов при сохранении свойственнойрезонансным пьезопреобразователем высокой чувствительности, 3 ил. внутреннее пространство между стенками корпуса и пьезоэлементам компаунд 6, Над первым электродом 3 размещен второй электрод 7 через диэлектрический изолирующий слой 8 между ними. К электродам 3 и 7 подключены выводы 4 и 5 соответственно.Преобразователь работает следующим образом,При проведении испытаний преобразователь устанавливается на контролируемом ббразце или механических захватах испытательной машины. При излучении материалом акустической волны преобразователем осуществляется ее прием и преобразование в электрический сигнал, который усиливается и выделяется его огибающей. Расширение полосы частот принимаемых сигналов осу 1665295ществляется за счет того, что в преобразователе реализован режим работы пьезоэлемента, близкий к режиму холостого хода, т,е. электрически разомкнутому состоянию.Это электрически разомкнутое состояние реализовано благодаря тому, что электроды 3 и 7 нанесены не непосредственно на поверхность пьезоэлемента 2, но через диэлектрический изолирующий слой 8. , Образованный электродами 3 и 7 и слоем 8 , диэлектрика между ними конденсатор посуществу является емкостным датчиком, принцип действия которого основан на из менении емкости конденсатора при колеба, ниях одной из его обкладок. Если внутри , конденсатора создать электростатическое поле, то на выходе появится переменная составляющая напряжения, амплитуда которой не зависит от частоты. Поэтому электрод 3 является колеблющейся обкладкой , такого конденсатора, а электростатическое поле создается пьезоэлементами при приеме сигнала акустической эмиссии.Таким образом, чувствительность преобразователя сохраняется, так как электростатическое поле создается непос-.редственно пьезоэлементом, а полоса частот принимаемых сигналов акустической эмиссии расширяется, так как амплитуда сигнала с электродов преобразователя не зависит от частоты колебаний.На фиг, 2 показана огибающая принятогосигнала акустической эмиссии разработанным преобразователем (а) и преобразователем типа ППР(б). При одинаковой амплитудеогибающей на выходе последнего появляется целая серия электрических сигналов, связанная с многократным действ вием прямого и обратного пьезоэффектов, Причем, помимо ложной дополнительной информации, происходит искажение не только формы, но и других параметров сиг нала (длительность, амплитуда и т,д.), В разработанном преобразователе эти недостатки устранены.На фиг,3 показаны амплитудно-частотные характеристики преобразователя типа 10 ППР(а) и разработанного (б). Полосарабочих частот преобразователя ППРсоставляет около 120.кГц, в то время как у разработанного более 5 МГц. Причем ограничение полосы на частоте 5 МГц связано 15 уже с полосой рабочих частот регистрирующей аппаратуры.Таким образом, преобразователь дляприема сигналов акустической эмиссии сочетает в себе высокую чувствительность 20 резонансных пьезоэлектрических преобразователей и широкополосность емкостных датчиков. Формула изобретения 25 . Пьезоэлектрический преобразовательдля приема сигналов, акустической эмиссии, содержащий корпус, установленный в нем пьезоэлемент, размещенный на его нерабочей поверхности первый электрод и 30 заполняющий пространство между стенками корпуса и пьезоэлементом компаунд, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения полосы частот принимаемых сигналов при сохранении чувствительности, 35 он снабжен вторым электродом, размещенным над первым электродом, и расположенным между электродами диэлектрическим изолирующим слоем."Овн.фд Фиг. Л Составитель В.Сорокинктор В.Данко Техред М.Моргентал Корректор Э.Лончаков П водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 10 Заказ 2389 ВНИИПИ Государс Тираж 396енного комитета по изобре 3035, Москва, Ж, Раушс Подписноениям и открытиям при ГКНТ ССя наб 4/5