Устройство для неразрушающегоконтроля качества пьезоэлементов

(51)М уЬз Н 04 й 29/09 Государственный комитет СССР яо делам изобретений и открытий(53) УДК 621. 315,434:621.372. .412 (088.8) Дата опубликования описания 300181(71) Заявитель 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТОВИзобретение относится к пьезотехнике и может быть использовано при испытании изделий из пьезоэлементов для контроля их качества и сортировки .Известно устройство, содержащее генератор синусоидальных колебаний, электронный частотомер, два ламповых вольтметра, пассивный четырехполюсник, фазометр и мост для измерения емкости. Устройство позволяет измерять коэффициент электромеханической связи и механическую добротность пьезоэлементов, затем расчетным путем определяют показатель качества пьезоэлемента М, который является основным параметром пьезоэлементов и определяется,как. М = М Я, где. М- коэффициент электромеханической связи,- механическая добротность ЩИзвестно устрсйство для дефектоскопии пьезоэлементов, которое содержит генератор видеоимпульсов, к выходу которого подключаются электроды образца, высокочастотный фильтр, измерительный широкополосный усилитель, ограничитель, интегратор, пассивный четырехполюсник и вольтметр.Принцип работы указанного устрой :тва заключается в возбуждении механических колебаний импульсным электрическим полем, выделении высокочастотной части спектра электри- ческих эхо-сигналов, их интегрировании и измерении постоянной составляю щей тока на выходе. По величине это." го тока судят в наличии микроскопических трещин, т.е. о дефектности и косвенно о показателе качества. По сравнению с описанными выше устройствами это устройство более технологично в условиях проведения массового контроля пьезоэлементов 12.Однако оно не позволяет прогнозировать величину необходимой амплитуды электрического поля и механического напряжения, при которых должны производиться испытания, и не позволяет совместить измерения с испыта О ниямн на дийамическую прочность иусталость. Кроме того, в отличие от описанных устройств, это устройство не дает количественной информации о параметрах пьезоэлементов.Все эти недостатки обусловленыиспользованием генератора видеоимпульсов для возбуждения механических колебаний пьезоэлемента. Действительно, видеоимпульс, обладая сложным спектром, возбуждает не мо 801319импульс поступает на другой входмодулятора, в котором формируетсярадиоимпульс 10, начало и окончаниекоторого на входе мощного усилителя5 синхронизировано с работой ключаб, управляемого импульсом 11, сфор мированным устройством 2 синхрониза-.ции. Таким образом, при размыканииключа возбуждающее Напряжение непоступает.на вход мощного усилителя5, следовательно, исключает вредноевоздействие напряжений на его вы ходные цепи. Радиоимпульс 12, усиленный усилителем мощности, воздействует на испытуемый пьезоэлемент7 и регистрируется на индикаторе 3напряжений в виде импульса 13 воз буждения и (в момент размыканияключа ) импульса 14 отклика, по величине отношения которых и определяется число М.И = О /О где Огп - амплитудаимпульса отклика; О - амплитудавозбуждающего напряжения. ЗО 35 40 45 50 55 60 б 5 нохроматические, а более сложныеколебания пьезоэлемента, что делаетпрактически невозможным однозначнуюколичественную интерпретацию результатов измерения и сопоставление ихс одним определенным значениемамплитуды возбуждающего сигнала.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяустройство, реализующее способ неразрушающего контроля пьезоэлементов,которое позволяет непосредственноизмерять показатель качества М и состоит из задающего генератора синусоидальных колебаний, усилителя мощности, ключевого элемента, к "выходукоторого подключен пьезоэлемент,устройства управления ключевым элементом и индикатора.Принцип Работы этого устройстваоснован на возбуждении в пьезоэлементе свободных колебаний радиоимпульсов с несущей частотой, равной частоте механического. резонанса элемента, и на измерейии двух значенийамплитуды электрического напряженияна обкладках пьезоэлемента, а именносоответствующих свободным и вынужденным колебаниям. Показатель качествав этом устройстве определяется черезотношение этих амплитуд, измеренныхпо экрану .осциллографа ,3.Недостатком устройства являетсяего неработоспособность в условияхсильных электрических полей и недостаточная точность измерений значения показателя качества.Цель изобретения - обеспечениеработоспособности устройства в сильных полях и повышение точности измеренийУказанная цель достигается тем,что в устройство, содержащее задающийгенератор, последовательно соединенные усилитель мощности, ключ и индикатор, введены модулятор и устройство синхронизации, один из выходовкоторого подключен ко второму входумодулятора, второй - к управляющемувходу индикатора, а третий - к управ- .ляющему входу ключа,На.фиг. 1 представлена блок-схемапредлагаемого устройства, на фиг.2временная диаграмма его работы,Предлагаемое устройство содержитгенератор 1 синусоидального напряжения, устройство 2 синхронизации, индикатор 3 напряжений, модулятор 4,мощный усилитель 5, ключ б и испытуемый пьезоэлемент 7.Устройство работает следующим образом.Синусоидальное напряжение 8(фиг.2) частоты возбуждения, выраба-тываемое в генераторе 1 (фиг.1),поступает на один из входов модулятора 4 и на вход устройства 2 синхронизации, в котором по нуль-переходамсинусоидального напряжения формируются счетные импульсы, вырабатывающие(при заданном пересчете) импульс 9модулирующего напряжения с заданной длительностью и скважностью. Этот Таким образом, введение в устройство для неразрушающего контроля качества пьезоэлектрических элементов устройства синхронизации и модулятора позволило обеспечить работоспособность устройства в сильных полях, совместить процесс измерения и испытания на динамическую прочность пьезоэлементов и одновременно повысить точность измерения показателя качества за счет синхронизации и стабилизации момента времени начала и окончания воздействия импульса на цепи усилителя мощности с работой ключа через привязку их взаимодействия к фазе сигнала задающего генератора синусоидальных колебаний./ Формула изобретения Устройство для неразрушающего контроля качества пьезоэлементов, содержащее задающий генератор, последовательно соединенные усилитель мощности, ключ и индикатор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения работоспособности в сильных полях и повышения точности, в него введены модулятор и устройство синхронизации, причем, выход генератора соединен с первым входом. модулятора, выход которого подключен ко входу усилителя, и со входом устройства синхронизации, первый выход которого подключен ко второму входу модулятора, второй - к управляющему входу индикатора, а третий к управляющему входу ключа.801319 Составитель Н.Бурбелоедактор М.Кузнецова Техред С.Мигунова Корректор О.Ковинск ПодписноеССР Заказ 104 д илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Яффе Б,и др. Пьезоэлектрическая керамика. М., "Мир", 1974,с. 268. О/81 Тираж ВНИИПИ Государственногпо делам изобретений 35, Москва, Ж, Рауш 2. Авторское свидетельство СССР9406154, кл. 6 01 й 29/02, 1972.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 2567138/18-23,кл. Н 04 й 29/00 1977 (прототип). комит.ета открыти ая наб,