Пьезоэлектрический преобразователь для приема сигналов акустической эмиссии

союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 409 1) 17 9) 01 И 29/О РЕТЕНИЯ К ПАТЕНТ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики Ростовского государственного университета(73) Научно-иеследовател ьский институт механики и прикладной математики Ростовского государственного университета(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ДЛЯ ПРИЕМА СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ(57) Изобретение относится к нераэрушающим средствам и методам контроля. Цель изобретения - повышение информативности и помехоустойвости, Укаэанная цель достигается тем, что в пьезоэлектрическом преобразователе,содержащем корпус 5, установленные в нем пьезоэлемент 1 и протектор 4 из бериллия и его сплавов. Пьезоэлемент выполнен в виде связки тонких полупроводниковых кристаллов тйпа хальногенидов сурьмы, поляризованных вдоль длины и ориентированных перпендикулярно рабочей поверхности протектора, Акустические колебания в принимаемои волне с вектором перемещения; лежащим в плоскости рабочей поверхности протектора 4, достигают пьезоэлемента 1, но не преобразуются в электрический сигнал из-за малости поперечного пьезомодуля и высокогозатухания поперечных колебаний в пьезоэ- . лементе, а отсутствиерадиального резонанса в нем повышает линейность частотной характеристики чувствйтельности и умень- . шает длительность импульсной характери-, стики преобразователя, 1 ил,Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть исйользовано при изготовлении преобразователя для приема сигналов акустической эмиссии.Известен пьезоэлектрический преобразователь, содержащий корпус, пьезоэлемент керамический в виде круглого диска, демпфер и протектор.Недостатком этого преобразователя является наличие резонансов двух типов: про дольного и радиального, что приводит к значительной нелинейности частотной характеристики чувствительности и приему как продольнь 1 х, так и поперечных колебаний в контролируемой среде. Это уменьшает акустйческую помехозащищенность и значительно затягивает импульсную характеристику преобразователя, т.е; время реверберации, что снижает информативность и достоверность контроля и затрудняет определение координат дефектов.Известен преобразователь, в котором диаметр керамического пьезоэлемента выбран таким образом, что частота радиальных колебаний лежит выше рабочего частотного диапазона, а демпфер акустически связан с тыльной стороной и боковой поверхностью пьезоэлемента. Однако визвестном преобразователе повышение частоты радиальных колебаний достигается за счетуменьшения диаметра,"аэто приводит к уменьшению емкости преобразователя и плохому согласованию с кабелем, особенно при использовании пьезоматериалов с низкими значениями диэлектрической проницаемости. Демпфирование пьезоэлемента , по боковой поверхности не устраняет полностью радиальных колебаний, что вносит дополнительные исна"жения в частную характеристику. Кроме того, указанный преобразователь не обладает высо кой селективность о к продольнымколебаниям, так как в керамическом пьезоэлементе, как правило, присутствует достаточно большой поперечный пьезомодуль, а в проекторе происходит трансформация поперечных колеабаний в продольные за счет влияния коэффициента Пуассона материала протектора. Наиболее близким к предлагаемому является пьезоэлектрический преобразователь, содержащий корпус, пьезоэлемент и протектор, выполненный из бериллия и его сплавов, коэффициента отражения на гра. нице пьезоэлемент-протектор от толщины протектора, протектор изготавливают из материала, характеризующегося высокой скоростью звука, например бериллия и раз-. личных твердых сплавов. Недостатками указанного преобразователя являются существование радиальногорезонанса, приводящее к нелинейностичастотной и затягиванию импульсной ха 5 рактеристики преобразователя, а также отсутствие селективности к продольнымколебаниям. Наличий радиального резонанса и отсутствие селективности связано странсформацией волн и появлением ради 10 альных колебаний в протекторе при высоком значении коэффициента Пуассонаматериала протектора и в пьезоэлементепри выполнении его из обычных пьезоматеФриалов.15 Цель изобретения - повышение информативности и помехоустойчивости,Указанная цель достигается тем, что впьезоэлектрическом преобразователе, содержащем корпус, установленные в нем20 пьезоэлемент и протектор из бериллия илиего сплавов, пьезоэлемент выполнен в видесвязки тонких полупроводниковых кристаллов типа халькогенгалогенидов сурьмы; поляризованных вдоль длины и25 ориентированных перпендикулярно рабочей поверхности протектора.При выполнении пьезоэлемента в указанном виде,-вследствйе высокого затухания в направлении поперек волокон и30 малости поперечното пьезомолудя; который.для данного йьезоматериала на порядок ни:же продольного, у пьезоэлемента отсутствует радиальный резонанс и появляетсяселективность к приему колебаний с векто 35 ром перемещенйя направленным вдоль волокон, Отсутствие радиального резонансаповышает линейность частотной характеристики чувствительности и уменьшает длительность импульсной характеристики40 преобразователя,Выйолненйепротектора"из материала снизким значением коэффициента Пуассона - ,менее 0,15, не вносит радиального резонанса и обеспечивает сохранение линейности45 частотной характеристикй чувствительности и селективности к продольным колебаниям, что привдит к повышению,помехоустойчивости и информативностиконтроля.50 На чертеже изображен пьезоэлектрический преобразователь для приема сигналовакустической эмиссии, Устройство содержит пьезоэлемент 1, электроды 2,3, протектор 4, корпус 5, проводник б, разъем 7,55 Пьезоэлемент 1 в форме диска с электродами 2,3 выполнен в аиде связки тонкихпьезополупроводниковых кристаллов, поляризованных вдоль длины и ориентированных перпендикулярно рабочей поверхностипротектора 4. Пьезоэлемент 1 акустически1784095 Составитель В.йихманТехред М,МоргенталКорректор А,Мотыль Редактор Т.Шагова Заказ 4529 Тираж . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 соединен с протектором 4, закрепленным вкорпусе 5. Злектрод 2 соединен электрически проводником б с разьемом 7;Преобразователь работает следующимобразом, 5Акустические колебания в принимаемой волне с вектором перемещения, перпендикулярным рабочей поверхностипротектора 4, распространяются в протекторе, достигают пьезоэлемента 1 и преобразуются в нем в электрический сигнал,Вследствие того, что проектор выполнен избериллия или его сплавов, а пьеэбэлемент-в виде связки тонких пьезополуп роводниковых кристаллов типа халькогенгалогенидов 15сурьмы, полярйзованных вдоль длины иориентированных перпендикулярно рабочей поверхности протектора, в преобразователе не возникают радиальные,Акустические колебания в принимаемой волне с вектором перемещения, лежащим в плоскости рабочей поверхностипротектора 4, достигают пьезоэлемента 1,но не преобразуются в электрический сигнал, вследствие малости поперечного пьезомодуля и высокого затухания поперечных колебаний в пьезоэлементе, а также отсутствия трансформации волн в протекторе,Отсутствие радиального резонанса повышает линейность частотной характеристики чувствительности и уменьшает длительность импульсной характеристики . преобразователя.Формула изобретения Пьезоэлектрический преобразователь для приема сигналов акустической эмиссии, содержащий корпус и установленные в нем пьезоэлемент с протектором из бериллия и его сплавов, о тл и ч а ю щ и й.с я тем, что, с целью повышения информативности и помехоустойчивости пьезоэлемент вьи 1 олнен в виде связки тонких полупроводниковых кристаллов, типа халькогенгалогенидов сурьмы, поляризованных вдоль длины л ориентированных перпендикулярно рабочей поверхности протектора.