Ультразвуковой преобразователь

Союз Советских Соцналггстнческих Республик(51)М. Кл.З 7 2795741/1 сприсоединени (23) ПриоритетОпубликова вки Йо В 06 В 1/06//Я 04 В 17/00 суаарственный коингет СССР оо аелам нзобретеннй н огкрытнй(54 АЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ продольной составляющей акустического сигнала. Учитывая,что для преобразователей типа продольной вибратор, направление максимума диаграммы нап-равленности для продольных колебаний совпадает с осью преобразователя, а для сдвиговых колебаний составляет примерно 45 о, максимального соотношения сдвиговой и продольной состав ляющих обычно добиваются соответствующим пространственными разносом приемного и излучающего преобразователей. На практике такой разнос не всегдавозможен и целесообразен с точки зрения технологичности контроля. Кроме того, он малоэффективен в нижнем ультразвуковом диапазоне частот, где направленность преобраэова" теля мала и продольная и сдвиговая диаграмма направленности существенно перекрываются.Цель изобретения - повышени хозащищенности при излучении и ме сдвиговых колебаний за счет ления продольной составляющей тического сигнала.Укаэанная цель достичто преобразователь сна ен. ной в средней части пьекольцевой обоймой с дву яультрак электроям, и моонтроля сред. преобразоонтроля, корпусе хностей илиндриФланцео- ду с тора служит ковых вуНаиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ультразвуковой преобразователь, со,держащий цилиндрический пьезоэлемент, выполненный в виде пакета продольно 2 поляризованных шайб, расположенных между двумя частотнопонижающими накладными. Секционирование пьезоэлемента позволяет повысить коэффициент электромеханической трансформации и уменьшить напряжение возбуждения 2.Однако указанные преобразователи обладают низкой помехоустойчивостью приема и излучения сдвиговых колеба- . .ний, так как последние маскируются 3 е поме приеподав акусгается тем,бжен закреплзоэлементамя жестко св 1Язобретение относится кзвуковой технике, а именномеханическим преобразователжет быть использовано дпя ксвойств и состояния .твердЬгхИзвестны ультразвуковыеватели для неразрушающего ксодержащие,установленный впьезоэлемент, одна из поверкоторого контактируется с цческим волноводом, имеющимразный выступ, который наряцовой поверхностью волноводдля ввода и приема ультразколебаний 111. атник и ИД.Вигдорчик гъ занными с ней в диаметрально противоположных точках волноводами изгибных колебаний, расположенными вдоль оси пьезоэлемента, причем волноводы в узловых точках иэгибных колебаний связаны между собой звукопоглощающей пластиной,На фиг,1 схематически прецставлен ультразвуковой преобразователь; на Фиг.2 - то же, вид сверху, на Фиг.3- эпюры распределения колебательных скоростей и гибной волны Гкривая 17) и продольной волны кривая 18) в первом волноводе; на Фиг.4 - эпюры распределения колебательных скоростей изгибной волны кривая 19) и продольной волны кривая 20) во втором волноводе. ультразвуковой преобразователь содержит цилиндрический пьезоэлемент, выполненный в виде соединенных параллельно продольно поляризованных шайб 1,2, расположенных между частотопонижаюцими накладками 3,4 и армированных с помощью болта 5 и гаек 6,7.В центральной соответствующей узлу колебаний части пьезоэлемента закрепле на кольцевая обойма 8, внешний диаметр которой выбирается примерно равным половине длины принимаемой сдвиговой волны. С кольцевой обоймой 8, в ее диаметрально противоположных точках, акустически связаны первый волновод 9 изгибных колебаний и второй волновод 10 изгибных колебаний. В узловых точках 11, 12 иэгибных колебаний волноводов 9, 10 закрепляется корпус 13 на фиг,1 показан пунктиром) и звукопоглощающая пластина 14, в канавках которой содержится вибропоглощающий материал типа антивибрит или другой. Электрический сигнал снимается с пьезоэлемента в режиме приема) и подается на него в режиме излучения с помощью волноводов 15, 16. ультразвуковой преобразователь работает следующим образом.В режиме приема акустический сигнал из контролируемой среды воспринимается свободными концами волноводов 9, 10, При этом продольная состлавляющая акустического сигнала приходит на оба волновода 9, 10 почти в фазе, а сдвиговая составляющая в противофазе, так как расстояние между волноводами 9, 10, определяемое внешним диаметром кольцевой обоймы 8, составляет примерно А с/2, а длина продольной волны в контролируемой среде Х) А с . Продольная составляющая принимаемого сигнала возбуждает в волноводах 9, 10 продольные колебания, а сдвиговая - изгибные колебания, распространяющиеся со скоростями соответственно Слет Сист,соотношение между которыми определяется выражением Предлагаемый ультразвуковой преобразователь обеспечивает повышение помехоустойчивости излучения и приема сдвигаемых колебаний за счет подавления продольной составляющей акустического сигнала на 30-40 дБ.Низкий уровень продольной составляющей позволяет использовать преобразователь в цифровых ультразвуковых приборах контроля качества крупно829204 структурных материалов, реализующихвремя-импульсный метод дефектоскопии,повысив его надежность за счет использования скорости сдвиговых колебаний в качестве информационного признака. Экономический эффект при этомсоставит 4,5 тыс.руб. в год. Формула изобретения,Ультразвуковой преобразователь, содержащий цилиндрический пьезоэлемент, выполненный в виде пакета про"дольно поляризованных шайб, расположенных между двумя накладками,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности при излучении и приеме сдвиговых колебаний за счет подавления продоль 12 0 иг г.2 Составитель И.Поповаактор С.Тимохина Техред Т. Маточка Корректор Е.Рошко/83 Тираж 527ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открыт 113035, Москва, Ж, Раушская н одписнСР, д.4 С з 37 илиал ППП Патент, г,Ужгород, Ул.Проектная 15 1 ной составляющей акустического сигнала, он снабжен закрепленной в сред"ней части пьезоэлемента кольцевойобоймой с двумя жестко связаннымис ней в диаметрально противоположныхточках волноводами изгибных колебаний, расположенными вдоль оси пьезо.элемента, причем волноводы в узловых точках изгибных колебаний связаны между собой звукопоглощающей плас.тиной. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторско свидетельство СССР9 212596, кл. 601 Й 29/04, 1968.2. Физическая акустика.Подред У.Мэзона. Часть А, "Методы и приборы ультразвуковых исследований",М., "Мир", 19 бб, с.302 (прототип) .