Способ контроля качества поверхности пьезокерамики

(я)5 6 01 й 29/04 РЕ ИКАНИЕ АВ ГОР Изобматериалстных акуиспользопии. мень- ижаГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕЛОМСТВО СССР(71) Институт электроники АН БССР (72) С.В.Здоровцев(56) Бондаренко В.С. Нелинейные акустоэлектронные устройства и их применение.- М.: Радио и связь, 1985. с.72-79,Авторское свидетельство СССР В 1635119, кл. О 01 М 29/00, 1988.(54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТИ ПЬЕЗОКЕРАМИКИ(57) Изобретение касается исследования материалов с помощью техники поверхностных акустических волн (ПАВ) и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскоетение касается исследования с помощью техники поверхноических волн (ПАВ) и может быть. но в ультразвуковой дефектоскоИзвестен способ контроля качества поверхности пьезоэлектриков, в том числе и пьеэокерамики, с помощью техники ПАВ, основанный на определении частотного сдвига автогенератора на ПАВ-фильтре, Способ заключается в том, что при прохождении ПАВ по неоднородной поверхности пьезоэлектрика происходит изменение скорости водны, что вызывает изменение частоты автогенератора, выполненного на фильтре из исследуемого пьезоэлектрика. Функциональные возможности данного способа ограничены иэ-за неоднозначной оценки размеров поврежденного участка и степени повреждения. пии, Цель изобретения - повышение чувствительности эа счет изменения доменной структуры пьезоэлектрика. Способ контроля качества поверхности пьеэокерамики заключается в том, что при излучении в образец ультразвуковых импульсов поверхностных акустических волн навстречу друг другу с одинаковой частотой и длительностью и заданной задержкой между ними на него дополнительно воздействуют электрическим полем в направлении, перпендикулярном исследуемой поверхности, с напряженностью (0,25.2,5) 10 В/м, частота которого не превышает частоты синхрониэма поверхностных акустических волн. 1 ил. Наиболее близким к изобретению является способ контроля качества поверхности пьеэокерамики, заключающийся в том, что для каждого локального участка исследуемой поверхности навстречу друг другу излучают ультразвуковые импульсы поверхностных акустических волн одинаковой частоты и длительности и с заданной задержкой, принимают результирующий сигнал свертки на удвоенной частоте, измеряют амплитуду сигнала свертки, по которой судят о качестве исследуемой поверхности,Чувствительность данного способа, определяемая эффективностью нелинейного взаимодействия ПАВ в пьезокерамике, невысока. С уменьшением длительности ультразвуковых импульсов, что требуется для повышения разрешающей способности способа. амплитуда сигнала свертки у шается, а чувствительность способа сн ется, 1797040Цель изобретения - повышение чувствительности за счет изменения доменной структуры пьезокерамики в присутствии внешнего электрического поля,Поставленная цель достигается тем, что в способе контроля качества поверхности пьезоэлектрика, заключающемся в том, что для каждого локального участка исследуе мой поверхности навстречу друг другу излу чают ультразвуковые импульсы ПАВ одинаковой частоты и длительности с заданной задержкой относительно друг друга, принимают результирующий сигнал свертки на удвоенной частоте, измеряют амплитуду сигнала свертки, по которой судят о качестве исследуемой поверхности, на образец при излучении ультразвуковых импульсов воздействуют электрическим полем в направлении, перпендикулярном исследуемой поверхности, с напряженностью (0,252,5) 10 В/м, частота которого не превышает частоты синхронизма ПАВ.На чертеже приведена схема устройства для осуществления предлагаемого способа, где 1 - исследуемый образец; 2,3 - входные преобразователи ПАВ; 4 - верхний параметрический электрод; 5 - нижний параметрический электрод; 6,13 - блоки согласования;7,14 - высокочастотные генераторы; 8 - импульсный генератор с регулируемой длительностью импульсов; 9 - фильтр верхних частот; 10 - селективный вольтметр или измерительный осциллограф; 11 - фильтр нижних частот; 12 - источник напряжения;15 - регулируемая линия задержки,Устройство, реализующее способ контроля качества поверхности пьезокерамики, состоит из исследуемого образца 1, на поверхности которого в исследуемой области размещен верхний параметрический электрод 4, а по обе его стороны находятся входные преобразователи ПАВ 2,3, С противоположной стороны пластины напротивверхнего параметрического электрода расположен нижний параметрический электрод 5. Входные преобразователи ПАВ .через блоки 6,13 согласования подключены к высокочастотным генераторам.7,14 соответственно. Высокочастотный генератор 7 непосредственно подключен к импульсному генератору 8 с регулируемой длительностью импульсов, а высокочастотный генератор 14 подключен к импульсному генератору 8 через регулируемую линию задержки 15. Верхний параметрический электрод 4 через фильтр 9 верхних частот подключен к селективному вольтметру или измерительному осциллографу 10, который подключен к генератору 8 импульсов через тракт синхронизации, Через фильтр 11 нижних частот верхний параметрический электрод 4 подключен к источнику 12 напряжения, который через тракт синхронизации подключен к генератору 8 импульсов. Нижний параметрический электрод 5 подсоединен к "земле",Способ осуществляется следующим образом,10 При подаче на входные преобразователи 2 и 3 радиоимпульсов, сформированных с помощью импульсного генератора 8, высокочастотных генераторов 7,14, блоков согласования 6,13 и регулируемой линии задержки 15, в пьеэокерамическом образце 1 возбуждаются ультразвуковые импульсы одинаковой длительности с частотой распространяющиеся навстречу друг другу. В исследуемой области, где встречаются ПАВ, 20 происходит их взаимодействие, в результате чего на параметрических электродах 4,5 создается переменное электрическое напряжение частотой 2 в, соответствующее свертке сигналов, возбуждающих ПАВ. Об ласть взаимодействия определяется длительностью ультразвуковых импульсов, вырабатываемых импульсным генератором 8, и относительной задержкой взаимодействующих импульсов, задаваемой регулируе мой линией задержки 15. При подаче вмомент взаимодействия ПАВ на один из параметрических электродов электрического напряжения смещения (при заземленном втором электроде) с помощью источника 12 напряжения через фильтр 11 нижних частот с напряженностью 0,252,5 10 В/м в образце происходит перестроение доменной структуры, Это вызывает усиление нелинейных эффектов в образце, в результате чего 40 амплитуда сигнала свертки, поступающегочерез фильтр верхних частот 9 на селективный вольтметр или измерительный осциллограф 10, возрастает в том случае, если съем сигнала осуществляется с "бездефектного" 45 участка, В противном случае перестроениядоменной структуры не наблюдается и регистрируемый сигнал свертки является слабым, Таким образом, осуществляется повышение чувствительности способа контроля качества поверхности пьезокерамики,Исследования проводились при различных длительностях ультразвуковых импульсов ПАВ от 1 до 10 мкс. Внешнее поперечное электрическое поле напряженностью до 7 10В/м создавалось за счет приложения к параметрическим электродам как постоянного, так и переменного электрического напряжения.Сравнение чувствительности предлагаемого способа с прототипом проводилось по1797040 литуды выходного сигнала свертки на 25 дБ, т,е, почти в 20 рэз, Электрическое поле такой же напряженности, созданное приложением импульсного напряжения с 5 длительностью импульсов 10 мкс, скважностью 100 обеспечивает повышение амплитудыы выходного сигнала свертки на 35 дБ, т.е.более чем в 50 раз. 10 Формула изобретения Способ контроля качества поверхности 15 пьезокерамики, заключающийся в том, что для каждого локального участка исследуемой поверхности навстречу друг другу излучают ультразвуковые импульсы поверхностных акустических волн одинаковой частоты и 20 длительности и с заданной задержкой друг относительно друга, принимают результирующий сигнал свертки нэ удвоенной частоСоставитель С.ЗдоровцевдакторТехред М.Моргентал Корректор О, Густ Заказ 650 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ий комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 роизв венн те методике, которая заключается в сопоставлении амплитуд сигналов свертки до приложения электрического поля к .образцу и после того, как подано электрическое напряжение, Например, приложение постоянного электрического поля напряженностью 1,5 10 В/м, нормально к исследуемой поверхности, обеспечивает повышение ампте, измеряют амплитуду сигнала свертки, по котордй судят о качестве исследуемой поверхности,отл ича ющи й с я тем что, с целью повышения чувствительности, на образец при излучении ультразвуковых импульсов воздействуют электрическим полем в направлении, перпендикулярном исследуемой поверхности, с напряженностью (0,252,5) 10 В/м, частота которого не превышает частоты синхронизмэ поверхностных акустических волн,