Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн

О П И С А Н И Е (1 Ц.989456ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советски кСфциапистическикРеспублик(23)Приоритет Гасударстюай канитат СССР аа юеваи изавратаиий в атирмтийОпубликовано 15.01.83. бюллетень М 2 Дата опубликования описания 15.01.83(71) Заявитель 54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛВОЛН ИГОВЫХ к контрольнои может бытьматериаловдиого хозяйстэ устной призмы выб ж вия 11 623(с Й И 876201 реобразователь ий жидкостную ней пьезоэле, предназначендуемой средой,призмы выбран е р -пл 1 нв(,:си с 51 лн в 20 Изобретение относится измерительной аппаратуре использовано для контроля в различных отраслях. наро ва, медицине и биологии,По основному авт. св. известен ультразвуковой и сдвиговых волн, содеркаш призму, контактируюший с мент, твердотелую призму ную для контакта с иссле острый угол е(, жидкостной где С, - скорость продольных во 1 жидкостной призме; С- скорость сдвиговых волн в твердотелой призме,ф твердотелая призма выполнена прямоугол ной с равными сторонами, а материалой призмы;р - плотность материала твердотелой призмы 1 ).Недостатком известного преобразователя является то, что он не поэвопяет оперативно измерять скорость и коэффициент поглощения в биологических тканях 1 п чтьо при малой интенсивности сигналов, работа с пьезоприемниками сдвиговых волн требует приклеивания их к исследуемой биологической ткани, при перпендикуляр- ном падении сдвиговой волны на жидкий слой она не проходит на пьезоприемннк.Бель изобретения - расширение функ циональных возможностей путем оперативного измерения скорости и коэффициента поглощения.98945.", ф ке, диаметра излучающего пьезоэлемея.3Поставленная цель достигаетсч тем, что в ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн, содержащий жидкостную призму, контактирующий с ней пьезоэлемент, твердотелую призму, предназначенную для контакта с исследуемой средой, острый угол сС жидкостной призмы выбраниз условия с О к ДРсБ 3 и ч ст где С - скорость продольных волн в 1,жидкостной призме;ф 6 скорость сдвиговых волн втвердотелой призме, твердотелая призма выполнена прямо-. угольной с равными сторонами, а материал ее и жидкостной призмы выбран из условия/льтразвуковой преобразователь сдвиговых волн работает следующим образом,Пьезоэлемент 1 излучает продольные ультразвуковые волны в жидкостную призму 2, которые распространяются в ней со скоростью С, Прошедшие через гра 3.ницу раздела между призмами 2 и 3 продольные волны преломляются в твердо телой призме 3 под углом 45 о и полностью трансформируются в сдвиговые волны, распространяющиеся в твердотелой призме 3 со скоростью С. . После пре 2ломления продольных волн в призме 3 их не существует, так как при угле преломления сдвиговых волн 45 коэффициент прозрачности продольных волн равен нулю, а при выполнении условийр/Я) =Я 2-с с )и ОС,/ Ст с 2, не- плотность материала твердоготелой призмы;снабжен плоской пластиной, образующейос твердотелой призмой угол 45, и двумяприемниками сдвиговых волн, размещенными в пластине заподлицо на расстоянии,не превышающем диаметра излучающегопьезоэлемента.В качестве приемников сдвиговыхволн использованы пьезопластины продольных волн, 35На чертеже представлена структурнаясхема ультразвукового преобразователя. сдвиговых волн,Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн содержит излучающий пьезо- фэлемент 1 продольных волн, жидкостнуюпризму 2, плотность материала которойс острым углом о взаимодействующую с пьезоэлементом 1 твердотелую, призму 3, плотность материала которой 45р, с острым углом 45, взаимодействующую,с жидкостной призмой 2, корпус 4преобразователя, обеспечивающий герметичность жидкостной призмы 2, плоскуюпластину 5, шарнирно скрепленную ствердотелой призмой 3 и образующую сее рабочей гранью угол 45 О. В стине5 выполнены два отверстия, в которыхзаподлицо с поверхностью пластины 5размещены два приемника 6 и 7 сдвиговых волн, в качестве которых использованы пьезопластины продольных волн,на расстоянии между осями, не превьпдаюсуществует также отраженных от границы раздела между призмами 2 и 3 продольных волн, так как коэффициент отраженияпродольных волн в этом случае равен нулю. Поэтому в призме 3 распространяются только сдвиговые волны, которые, если пренебречь потерями в материалалх призм, получают всю энергию продольных волн, излучаемую пьезоэлементом 1.При акустическом сопротивлении исследуемой среды 8, близком к акустическому сопротивлению материала твердотелой призмы 3, и при хорошем акустическом контакте преобразователя с исследуемой средой 8, в ней возбуждаются мощные сдвиговые волны, так как вся энергия, излучаемая пьезоэлементом 1 переходит в исследуемую среду 8. Сдвиговые волны, распространяющиеся в исследуемойо среде 8 клиновидной формы с углом 45 падают на внутреннюю поверхность пластины 5 и приемники 6 и 7 под углом 45 , в этот момент на их выходе индикатор (на чертеже не показан) зарегистрирует напряжения О,и О. Сдвиговые волны до попадания их на приемники 6 и 7 проходят в исследуемой среде 8 разные по длине пути, Если расстояние между центрами приемников6 и 7 равно с 4, а разность путей, пройденных сдвиговьми волнами в среде 8 обозначить через х, то х =сП 2.По времени, за которое сдвиговые волны проходят расстояние х, равноеИспользование ультразвукового пре образователя сцвиговых волн позволяет оперативно измерять параметры сдвиговых волн малой интенсивности в мягких тканях о ч 190, что обеспечивает возможность оперативной циагностики, не требует приклеивания преобразователя к исследуемой среде, например, биологической ткани, и тем упрощает процесс измерений.формула изобретения1, Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн по авт, св. 876201,Источники информации,принятые во внимание при экспертизеИИПИ Заказ 11116 Тираж исное П Патент фи город, ул. Проектная, 4 в 0804 Ы 6 временному интервалу между импульсами о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с в приемниках 6 и 7, определяют скорость целью расширения функциональных воз- С- сдвиговых волн в среде 8 и коэффи- можностей путем обеспечения оперативциент р поглошения ного изменения скорости и коэффициента-Юпоглощения, он снабжен плоской пластиной,уй йл От/ц образующей с тверпотелой призмой уголТ ялг еЕТ;. и Ебс, иизумя приемниками спвиговмкволн, размещенными в пластине эапоцлицо на расстоянии, не превышающем циа 1 О метра излучающего пьезоэлемента.2, Ультразвуковой .преобразовательпоп. 1, отличаюшийсятем,что в качестве приемников сдвиговыхволн использованы пьезоппастины процоль 5 ных волн.