Способ контроля клеевых соединений многоэлементных пьезокерамических преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17 225 1 М 29 5) НИЯ АВТ ский ин руша ий", и Х СОЕ- ПЬЕЗОЕЛЕЙ зрушаюьзовано езокера- изобреГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР САНИЕ ИЗОБ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) В.А, Токарев и Л.В. Онищенко (56) Справочник "Приборы для нера щего контроля материалов и издел ред, В,В. Клюева, т, 2, 1986, с. 289.Авторское свидетельство СССР М 1439489, кл, 0 01 М 29/04, 1988. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КЛЕЕВЬ ДИНЕНИЙ МНОГОЭЛЕМЕНТНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТ (57) Изобретение относится к нера щему контролю и может быть испол для контроля многоэлементных пь мических преобразователей. Цель Изобретение относится к области не- разрушающего контроля и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где используются многоэлементные пьезокерамические преобразователи.Известны методы контроля качества клеевых соединений многослойных конструкций, в частности импедансный метод, основанный на регистрации изменения механического импеданса контролируемого изделия в зоне его касания с датчиком, возбуждающем в изделии изгибные колебания звуковых частот. Импедансный метод позволяет выявлять расслоения площадью до 0,07 см на глубине от 0,1 до 6 мм в конструкциях клеевых соединений из металличетения - повышение достоверности и упро-щение контроля. Цель достигается за счет того, что для возбуждения колебаний используют пьезокерамические элементы контролируемого преобразователя, возбуждают их последовательно с частотным спектром, верхняя граничная частота которого выбрана соответствующей длине волны, не превышающей геометрических размеров минимально допустимых дефектов, принимают колебания соседним элементом. О качестве клеевого соединения судят по ослаблению амплитуды спектральной составляющей принятого сигнала по отношению к амплитуде соответствующей составляющей в спектре возбуждаемого колебания, в определенном интервале времени,1 ил,ских и неметаллических материалов, однако он не может быть применим для контроля расслоений в многоэлементных преобразователях, например, в цилиндрических из-за невозможности размещения датчика в плоскости дефекта вследствие их конструктивных особенностей,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ контроля клеевых соединений композиционных конструкций, сущность которого заключается в том, что изделие, соединенное клеем с введенными в него поляризованными в электрическом поле сегнетодобавками, возбуждают в отдельных точках ультразвуковыми колебаниями так, чтобы их спектр перекрывал резонансныечастоты клеевого соединения всех контролируемых точек изделия, регистрируютспектр электромагнитного излучения и ультразвуковых колебаний; определяют спектрнормированной передаточной функции, по 5огибающей спектра которой судят о прочности клеевого соединения.Недостатком этого способа являетсянедостаточная достоверность результатовконтроля из-за использования в качестве 10информативного параметра для вычисления нормированной передаточной функцииочень слабого по интенсивности электромагнитного излучения клеевого шва, что затрудняет его выделение на фоне 15электромагнитных помех, Результаты контроля в этом способе существенно зависят отколичества сегнетоэлектрических добавок вклее и степени их поляризации, Кроме тогоиспользование электромагнитного излучения клеевого шва, сравнимого по интенсивности с уровнем электромагнитных помех, взначйтельной мере усложняет практическую реализацию способа,Целью изобретения является повышение достоверности и упрощение контроля,Поставленная цель достигается тем, чтов способе контроля клеевых соединениймногоэлементых пьезокерамических преобразователей, заключающемся в том, что 30возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний в контролируемые клеевые соединения, принимают сигналы, прошедшиечерез них, по спектру возбуждаемых и принимаемых сигналов судят о качестве клеевых соединений, при этом для возбужденияколебаний используют пьезокерамическиеэлементы контролируемого преобразователя, которые возбуждают последовательно счастотным спектром, верхняя граничная частота которого выбрана соответствующейдлине волны, не превышающей геометрические размеры минимально допустимых дефектов, прием прошедших через клеевоесоединение сигналов осуществляют другими элементами, граничащими с контролируемым клеевым соединением, а о качествеклеевого соединения судят по ослаблениюамплитуды спектральной составляющейпринятого сигнала по отношению к амплитуде соответствующей .составляющей вспектре возбуждаемогоо колебания, в интервале времени т, выбранном из соотношенияг 55с -- сгде- толщина пьезоэлемента, С - скоростьраспространения упругих колебаний в материале пьезоэлемента. На чертеже представлена схема реализации способа, содержащая генератор импульсов 1, усилитель 2, временной селектор 3, осциллограф 4, анализатор спектра 5, входной каскад б и контролируемый преобразователь, состоящий из склеенных пьезоэлементов 7, 8, 9 п,Способ контроля клеевых соединений многоэлементных пьезокерамических преобразователей осуществляется следующим образом.Генератором 1 видеоимпульсом с широким спектром частот возбуждают ультразвуковые колебания в пьезоэлементе 7, которые пройдя через клеевое соединение короткозамкнутого пьезоэлемента 8, достигает пьезоэлемент 9. Амплитуда принимаемых пьезоэлементом 9 колебаний пропорциональна площади клеевого соединения пьезоэлемента 8 с пьезоэлементами 7 и 9, Ультразвуковые колебания принятые пьезоэлементом 9, после преобразования их в электрические усиливают усилителем 2 и подают на вход временного селектора 3, с помощью которого селектируютсигнал в ин 2тервале времени -т-- ,где-с -- столщина пьезоэлемента, с, - скорость распространения ультразвуковых колебаний в материале пьезоэлемента,С помощью осциллографа 4 устанавливают необходимую длительность интервала селекции, а также наблюдают за осциллограммой сигнала, чтобы его амплитуда не превышала динамического диапазона временного селектора и анализатора спектра 5,Усилитель 2 подключают через входной каскад 6 к возбуждаемому пьезоэлементу 7 и фиксируют на экране анализатора спектр излучаемого сигнала. Затем переключают вход усилителя к пьезоэлементу 9 и фикси руют на экране анализатора спектр приня. того сигнала.По соотношению амплитуд соответству ющих спектральных составляющих пол ученных спектрограмм судят о качеств клеевого соединения, При образовании не проклея, воздушных включений или рассло ений в клеевом соединении амплитуд; ультразвуковых колебаний, принимаемы пьезоэлементом 9, будет уменьшаться про порционально площади дефекта.В большей степени, особенно в област высокочастотных спектральных составляю щих, изменяется спектр этого сигнала. Фик сируя эти изменения, с высоко достоверностью судят о качестве клеевог соединения.Таким образом, в отличие от прототипа предложенный способ обладает более высокой достоверностью за счет того, что в качестве информативного параметра используют только ультразвуковые колебания, которые по меньшей мере на порядок обладают большей интенсивностью, чем электромагнитные колебания. Это также упрощает и техническую реализацию способа, поскольку исключает необходимость приема и спектрального анализа электромагнитных колебаний и вычисления нормированной передаточной функции,Формула изобретения Способ контроля клеевых соединений многоэлементных пьезокерамических преобразователей, заключающийся в том, что возбуждают импульсы ультразвуковых колебаний в контролируемые клеевые соединения, принимают сигналы, прошедших через них колебаний, по спектру которых судят о качестве соединений, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения достоверности и упрощения контроля, для возбуждения колебаний используют пьезокерамические элементы контролируемогопреобразователя, элементы возбуждают последовательно с частотным спектром, верхняя граничная частота которого выбрана5 соответствующей длине волны, не превышающей геометрические размеры минимально допустимых дефектов, приемпрошедших сигналов осуществляют другими элементами, граничащими с контролиру 10 емым клеевым соединением, а о качествеклеевого соединения судят по ослаблениюамплитуды спектральной составляющейпринятого сигнала по отношению к амплитуде соответствующей составляющей в15 спектре возбуждаемого колебания в интервале времени т, выбранном из соотношения:1 2- (т ( - ,е -- с20 где - толщины пьезоэлемента,с - скорость распространения колебаний в материале пьезоэлемента,