Ультразвуковой катящийся преобразователь

.Г,Митин Ультразвуковаятельных деталейСтройиздат, 1975,(56) Рапопорт Ю.М.дефектоскопия строии конструкций, Л.:с. 64-67.Дефектоскопия, 97126,В 6,о- ст ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ Н АВТОРСНОМЮ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ КАТЯЩИЙСЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к акустическим нераэрушающим методам контрля и может быть использовано, в чаности, при контроле качества полимерных композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухания с использованием частотно- модулированных сигналов. Цель изобретения в :расширение функциональных возможностей. При попадании в преобразователь акустического импульса последний возбуждает резонансные колебания в цилиндрических резонаторах, на их свободных торцах выполнены концентрические кольцевые ступенчатые проточки различных диаметров, передающиеся на дисковый пьезоэлемент, установленный между торцами цилиндрических резонаторов. Образованная при помощи резонаторов широкополосная амплитудно-частотная харак- щй теристика преобразователя с полосой пропускания более 0,5 позволяет его эффективно испольэовать при дефек-, Сф тоскопии с применением частотно-модулированных сигналов. 2 ил.5 15 20 10 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к акустическим неразрушающим методам контроля и может быть использовано при контроле различных материалов, в частности полимерных композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухания с использованием частотно-модулированных сигналов.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей благодаря обеспечению возможности работы с частотно-модулированными сигналами, за счет расширения полосы пропускания преобразователя.На фиг. 1 схематично изображен ультразвуковой катящийся преобразователь, сечение в плоскости, проходящей через его ось качения; на фиг,2- амплитудно-частотная характеристика ультразвукового катящегося преобразователя.Предлагаемый преобразователь содержит выполненный в виде диска пьезоэлемент 1 и два резонатора 2, выполненные в виде цилиндров. Кроме тотого, ультразвуковой катящийся преобразователь содержит расположенный на пьезоэлементе 1 и внешней цилиндрической поверхности резонаторов 2 эластичный протектор 3 и токосъемник 4, электрически связанный с пьезоэлементом 1. Дисковый пьезоэлемент 1 установлен между торцами цилиндров резонаторов 2 соосно им. На свободных торцах цилиндров резонаторов 2 выполнены концентрические кольцевые ступенчатые проточки 5 различных диаметров. Оси проточек 5 совпадают с осями цилиндров резонаторов 2,В качестве пьезоэлемента 1 используется, например, поливинилиденфторидная пьезопленка толщиной 30 мкм.В качестве материала резонаторов 2используются, например, органическое стекло, акустический импеданскоторого близок к акустическому импедансу пьезополимерной пленки. Использование для резонаторов 2 материалов,с малой скоростью. распространения ультразвуковых колебаний позволяет уменьшить размеры ультразвукового катящегося преобразователя.В качестве материала эластичногозвукопрозрачного протектора 3 используется, например, полиэфируретан с твердостью по Шору в пределах15-25 ед. Концентрические кольцевыеступенчатые проточки 5 на свободных торцах цилиндров резонаторов 2 выполняктся, например, таким образом, чтобы высота резонаторов 2, т.е. расстояние между торцом цилиндрического резонатора 2,контактирующим с пьезоэлементом 1, и свободным его торцем, ступенчато уменьшалась от наружной поверхности к центру.Выбор количества проточек 5 производится из условия обеспечения требуемой амплитудно-частотной характеристики преобразователя. Так при общей высоте цилиндрических резонаторов 2 Ь 1 и выполнении двух проточек 5, образующих ступенчатое уменьшение высоты цилиндрических резонаторов 2 до размеров Ь и Ьз, они обладают собственными частотами Е Ги Г, определяемыми из выра- жений С С С412 4 Ь э 4 Ь где С - скорость распространенияультразвуковых колебаний в материале резонаторов 2.Индивидуальные амплитудно-частотные характеристики каждой ступени резонаторов 2 (фиг, 2, сплошные линии), складываясь друг с другом, образуют суммарную широкополосную амплитудно-частотную характеристику преобразователя (фиг. 2, пунктир).Ультразвуковой катящийся преобразователь работает следующим образом. Преобразователь устанавливается на поверхность контролируемого иэделия 6, Сканирование изделия 6 осуществляется качением преобразователя по его поверхности, При распространении в контролируемом изделии акустического импульса последний через протектор .3 падает на наружную цилиндрическую поверхность резонаторов 2 и, проходя через них, возбуждает резонансные колебания в плоскости, перпендикулярной оси распространения. Каждая ступень резонаторов 2 возбуждается на собственной частоте и передает колебания на пьезоэлемент 1, Последний преобразует колебания в электрический сигнал, который через токосъемник 4 поступает в дефектоскоп (не показан). Работа ультразвукового катящегося преобразователя в режиме излучения осуществляется аналогичным образом по закону обратимости, Использование частотно-модулированных сигналов при дефектоскопии полимерных и композиционных материалов с аномально высоким коэффициентом затухания 3 ультразвуковых колебаний (30,1 нп/м) эффективно при использовании преобразователей с полосой пропускания более 0,5.Ультразвуковой катящийся преобразователь позволит расширить полосу пропускания до требуемых пределов. При использовании предлагаемых материалов, диаметре резонаторов 30 мм и их высотах Е =13 мм, Е =8 мм и Е=6,5 мм собственные частоты резонаторов равны Г, =50 кГц, Г =75 кГц и 1=100 кГц, а полоса пропускания преобразователя равна 0,7. Нижний предел полосы пропускания ограничен общей высотой цилиндрических резонаторов, а верхний предел практичес 1226295 4 ки ограничивается только толщиной пьезоэлемента. Формула изобретения5Ультразвуковой катящийся преобразователь, содеожащий пьезоэлемент,расположенный на нем эластичный протектор и токосьемник, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей,он снабжен двумя резонаторами, выполненными в виде цилиндров, пьезоэлемент выполнен в виде диска и установлен между торцами цилиндров соосно с ними, на свободных торцах ци 1линдров выполнены концентрическиекольцевые ступенчатые проточки различных диаметров, а протектор расположен на внешней цилиндрической поверхности резонаторов.1226295 г.Г Составитель С.ВолковРедактор И.Дербак Техред И.Попович 1 Коррект угова аказ 212 П оиэводственно-полиграфическое предприяти е г. Ужго од уд. Проектн ро Р эТираж 778 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 3035, Москва, Ж, РаушсПодписноеомитета СССРоткрытийая наб д, 4/5