Ультразвуковой пьезопреобразователь

(21) 4 . (22) 03 (46) 07 (72) И,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБР 029614/25-28(56) Домаркас В.И Кажис Р,-И,Ю, Контрольно-измерительные пьезоэлектрические преобразователи, Вильнюс: Минтис, 1975, с. 255.Эхоостеометр ЭОМц.Техническо описание и инструкция по эксплуатации (2.893,103 ТО). М,: Внешторгиздат, изд. Ф 6.361 М, 1984, с, 55.(57) Изобретение относится к областинеразрушающего контроля и может бытьиспользовано в ультразвуковой дефектоскопии и медицинской диагностике.Целью изобретения является повышениечувствительности за счет увеличенияэффективности преобразования электрической энергии в акустическую прииспользовании одного типа ультразвуковых колебаний, соответствующегоосновной собственной моде колебанийполяризованного резонансного элемен-,та. В ультразвуковом пьезопреобразователе излучение ультразвуковых колебаний происходит торцами пьезоке13 рамических стержней /, на боковые поверхности которых, перпендикулярные направлению поляризации пьезокерамики, нанесены возбуждающие электроды Я и 9. При этом размеры поперечного сечения пьезокерамических стержней 7. выбраны намного меньшими длины волны ультразвуковых колебаний в пьезокерамическом материале, Тем самым в пьезокерамическом стержне 7 возможно существование 57833только одного типа ультразвуковых колебаний, соответствующего основной собственной моде кслебания пьезокерамического стержня 7 в направлении длины. Таким образом, вся электричеекая энергия возбужвения, поступающая на ультразвуковой пьезопреобразователь, полностью преобразуется в энергию ультразвуковых колебаний на рабочей частоте ультразвукового пьезопреобразователя. 2 ил.Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано в ультразвуковой дефектоскопии и медицинской диагностике.Цель изобретения - повышение чувс твительности за счет увеличения эффективности преобразования электрической энергии в акустическую прииспользовании одного типа ультразвуковых колебаний, соответствующего ос 10 новной собственной моде колебаний поляризованного резонансного элемента.На фиг.1 представлена схема ульт 15 развукового пьезопреобразователя; на фиг.2 - схема резонансной пьезоэлектрической поляризованной структуры.Ультразвуковойпьезопреобразова 20 тель содержит резонансную пьезоэлектрическую поляризованную структуру 1, электрический экран 2, демпфер 3 и согласующий слой 4.Резонансная пьезоэлектрическая поляризованная структура 1 выполнена в виде матрицы из набора элементов 5, состоящих из расположенных в одной плоскости и разделенных между собой акустически мягким материалом 6 пьезоэлектрических стержней 7 прямоугольного сечения, поляризованных в направлении размера Й, перпендикулярном их длине. На поверхности пьеэокерамических стержней 7, перпендикулярных направлению поляризации, нане- З 5 сены электроды 8 и 9, при этом электроды Я, нанесенные на одинаково ориентированные поверхности пьезокерамических стержней 7, соединены между собой шинами 10 и с электрическим экраном 2 и образуют первый вывод 11 ультразвукового преобразователя.Электроды 9, нанесены на противоеположно ориентированные поверхности пьезокерамических стержней 7, принадлежащих одному элементу 5,.электрически объединены при помощи шин 12 в группы и образуют вторые электрические выводы 13 ультразвукового преобразователя по числу элементов 5, Поперечные размеры пьезокерамических стержней 7 выбраны из условий й Л( Л,где й ипоперечные размеры пьезокерамического стержня 7 в направлении поляризации и перпендикулярно ей, Л и Л - длины волн в материале стержня 7 в,направлении поляризации и перпендикулярно ей. Для.исключения взаимнЬго влияния пьезокерамических стержней 7 друг на друга служит разделяющий их акустически мягкий материал 14.Ультразвуковой пьезопреобразователь работает следующим образом.При совместном подключении элементов 5 первый 11 и вторые 13 электрические выводы подключены к общему каналу возбуждения-приема ( не показан), В режиме излучения электрические импульсы возбуждения по каналу возбуждения-приема поступают на шины 10 и 12 и через них на электроды Я и 9 всех пьеэокерамических стержней В результате между электродами 8 и1357833 И 1 (с 3 ф 1 ( 1,9 возникает электрическое поле, возбуждающее в пьезокерамических стерж-, нях 7 ультразвуковые колебания, которые через согласующий слой 4 излу-, чаются в исследуемый объект (не по казан), Частота излучаемых ультразвуковым пьезопреобразователем в исследуемый объект ультразвуковых колебаний определяется длиной 1 пьезокерамических стержней 7. В режиме приема поступающие на ультразвуковой пьезопреобразователь ультразвуковые колебания через согласующий слой 4 поступают на пьезокерамические стержни 7, преобразуются в электрические сигналы и по шинам 10 и 12 через первый 11 и вторые 13 электрические выводы попадают в электрический канал возбуждения - приема, где подвергаются обработке.20 1,Аналогичным образом ультразвуковой пьезопреобразователь работает в том случае, когда каждый элемент 5 через первыи 11 и второй 13 выводы подключен к индивидуальному каналу возбуждения - приема, Такое подключение ультразвукового пьезопреобразователя позволяет реализовать режим, при котором направление максимума излуче- ЗО ния ультразвуковых колебаний составляет некоторый угол с направлением нормали к апертуре. ультразвукового пьезопреобразователя, путем создания временных задержек между электричес кими импульсами, возбуждающими элементы 5. Таким же образом в режиме приема имеется возможность синфазного суммирования электрических сигналов, принимаемых элементами 5, путем 40 введения электрических задержек в каждый канал возбуждения-приема. Ре жим излучения и приема ульразвуковых колебаний под определенным углом 4может быть использован в де 4 ектоскопии листовых материалов,Формула изобретенияУльтразвуковой пьезопреобразова- .тель, содержащий резонансную пьезоэлектрическую поляризованную структуру с электродами, электрическийэкран, демпфер и согласующий слой,о.т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения чувствительности,пьезоэлектрическая структура выполнена в виде матрицы из набора элементов, состоящих из расположенных воднойплоскости и разделенных междусобой акустически мягким материаломпьезокерамических стержней прямоугольного сечения, поляризованных внаправлении, перпендикулярном ихдлине, на поверхности пьезокерамических стержней, перпендикулярных направлению поляризации, нанесены электроды, при этом электроды, нанесенные на одинаково ориентированные поверхности пьезокерамических стержней,соединены между собой и образуют первый вывод ультразвукового преобразователя, а электроды, нанесенные напротивоположно ориентированные поверхности, образуют вторые выводыультразвукового преобразователя позаданному числу элементов в наборе,а поперечные размеры пьезокерамического стержня выбраы из условий где Й и 1 - поперечные размеры пьезокерамического стержняв направлении поляризациии перпендикулярно ей;и 3 - длины волн в материалестержня в направлении поляризации и перпендикулярно ей.113 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул. Проектная, 4 Ти ИПИ Государств по делам изоб 35, Москва Ж аж 776нногоетений5, Рау Подписиомитета СССРи открытийская наб., д.4/5