Способ определения коэффициента механического демпфирования пьезоэлектрического преобразователя

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОЛ ИСАНИЕЙЗОБРЕТЕЯ ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 11708216(23) Приоритет по делен кЫретевий в открытий(088,8) Дата отрбликования описания 08,01,80(71) Заявитель Каунасский политехнический институт ш 1. Ацтанаса Снечкуса(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕЕПИ КОЭФФИЧИЕПА МЕХАНИЧЕСКОГОДЕМПФИРОВАНИЯ ПЫ:-ЗОЭЛЕКГРИЧЕСКОГОПРЕОБРАЖВАТГЛЯ Изобретение относится к области испытаний пьезоэлектрических преобразователей и может цайтиприменениевгидро. акустике и дсфектоскопии.Известен способ определения степени5 механического демпфирования ультразвуко- вых пьезопреобразователей путем определения акустического сопротивления демпфируюшей массы пьезопластицки 111Недостатком этого способа является низкая точность определения полного акустического сопротивления демпфера в зависимости от весовой концентрации наполнителя демпфируюшей массы,Наиболее близким ио технической сущности к изобретению является способ определения степени механического демпфирования ультразвуковых пьезопреобразователей при помощи определения волнового акустического сопуотивлепия механического демпфера 2В этом случае также низка точность определения коэффипиента механического демпфирования из-за того, что не учитьпзается влияние механического н электрического контактов ца степень демпфирования, а также нет возможности контролировать эффективность механического демпфирования пьезоцластинок в искателЬ- ных головках ультразвуковых дсфектоскопов, толшицомеров, медицинских диагностических аппаратов ц т. д. (коэффпцтентом механического демпфирования К назьцзается отношение волновых акустических сопротивлений пьезоматериала Ео и демпфера . , т. е, К 1 - Х о1 )Цельюпредложенцого способа является повышение точности измерения коэффИ- циецта механического демпфирования ультразвуковьх пьезопреобразователей. Поставленная цель достигается тем, что по предлагаемому способу определяют коэффициент передачи преобразователя в режиме приема ца антирезонансной частоте при компенсации емкости преобразователя, равной емкости зажатой пьезопластццкц, и без компецсациц, а коэффи70823циент демпфирования определяют из выражения:Кф 2 ПК=где К - коэффициент демпфирования,К- коэффициент электром еханической связи пьезоматериала,- коэффициент передачи прикомпенсации,- коэффициент передачи без комООпенсации,уо - волновое сопротивлениепьезоматериала,2- волновое сопротивление среды. 11Способ позволяет учитывать влияниемеханического и электрического контактовдемпфера на коэффициент механическогодемпфирования ультразвукового пьезопре-.образователя, т. е, повысить точностьконтроля коэффициента механическогодемпфирования датчиков ультразвуковыхконтрольно измерительных приборов, вкоторых применяются демпфер с порошковым наполнителем (например эпоксидная 21смола с вольфрамом) или профилированный демпфер.Пример осуществления способа: из ге,нератора. электрических сигналов ГЗподают радиоимпульсы, частота заполнения которых равна частоте антирезонансаисследуемого. преобразователя, на широко;.полосный пьезоизлучатель (частотный дианазон 0,1-10 МГц). Излучаемые ультра,звуковые сигналы принимаются исследуе- з 5мым пьезопреобразователем. Коэффициентпередачи пьезоприемника без переходногослоя при полной компенсации емкости зажатой пьеэопластинки Сс т. е. когдапараллельно пьезопластинке и входу индикатора напряжения подключается индуктивность Ь , величина которой подбирается исходя из условий Ойдо =1 ООСр,Ю=21 С Яо - антирезонансная частота пьезопреобразователя), выражается: 457 )е,П 6где е - пьезоэлектрическая постоянная,- толщина пьезопластинки, Амплиту- да сигнала И на выходе пьеэоприемника регистрируется при помощи индикатора.При подключении пьезопреобразователя непосредственно к входу индикатора напряжения коэффициент передачи электрически ненагруженного пьезоприемника выражается:о ась+ ) 16где Я - диэлектрическая проницаемость пьезоэлектрической пластинки при постоянной деформации, с. - волновое акустическое сопротивление рабочей среды. Сигнал на выходе пьеэоприемника Му в этом случае соответствует коэффициенту передачи электрически ненагруженного пьезоприемника. Необходимо отметить, что соотношение амплитуд электрических сигналов на выходе пьезоприемника соответствует соотношению коэффициентов передачи исследуемого пьезопреобразователя в режимах приема, т. е. К 1-К О = ЦО 2 Соотношение коэффициентов передачи пьезопреобразователя в первом и во втором случаях выражается:а(К.1 К 1Кц 4 К2где - коэффициентэлектромеханической связи. Из соотношения амплитудных значений, принятых в первом и во втором случаях сигналов, определяют коэффициент механического демпфирования ультразвуковых пьезопрео бразователей:4 2 КПК = К:К ч.Если в качестве рабочей среды применяется вода и измеряется К 1 керами-, ческих (ЦТС 19) пьезопреобразователей, ( Х- 0 45), то К 2 - 0,05. В этом случаеК =0,81 - -0,052Из этого следует, что индикатор, подключенный к выходу измерителя отношений электрических сигналов Ц,1 1 02, регистрирует окончательный результат, т. е.коэффициент механического демпфированияпьезопрео бразователя.формула изобретенияСпособ определения коэффициента механического демпфирования пьезоэлектрического преобразователя, основанный на определении волнового акустического сопротивления механического демпфера, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерения, определяют коэффициент передачи преобразователя в режиме приема на антирезонанс 5 7082ной частоте при компенсации емкости преобразователя, равной емкости зажатойпьеэопластинки, и без компенсации, акоэффициент демпфирования опредещпотиз выражения: 527 дИсточники иноформации,принятые во внимание при экспертизе1. Меркулова В. М. Акустические свойства некоторых твердых гетерогенных сред на ультразвуковых частотах. фАкустический журщщф 1 9651 с. 68-73.2. Домаркас В. И.Кажис Р. -И. Ю. Контрольно-измерительные пьезоэлектрические преобразователя, фМинтасф, Винь 1 нюс, 1975. с. 202..Редактор Л. Бибер Техред М, Петко . Корректор О. КовинскаяЗаказ 8475/37 Тираж 1019 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4