Способ определения характеристик акустического пьезоэлектрического преобразователя

СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСГ 1 УБЛИН 1 И 29/О ИСАНИЕ ЕТЕНИЯ но-исследовательсаботке неразрудств контроля каОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ м двтсескому свиЩтельСтвМ(71) Всесоюзный научкий институт по раэршающих методов и сречестна материалов(56) Приборы для нераэрушающего контроля материалов и изделий, кн,2. М.: Машиностроение, 1976, с.203-208.ГОСТ 23702-85. Контроль неразру" шающий. Преобразователи ультразвуковые. Методы измерения основных параметров. п.2.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК АКУСТИЧЕСКОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ(57) Изобретение относится к области акустических измерений, Целью изобретения является повышение производительности и точности благодаря опре.801402920 делению параметров преобразователя содной установки преобразователя нанагрузку вследствие измерения параметров излучения и приема преобразователя в различных точках его поверхности и инверсной фильтрации этих параметров. Преобразователь устанавливают на акустической нагрузке и излучают им импульс ультразвуковых (УЗ)колебаний. В плоскости, параллельнойрабочей поверхности преобразователя,принимают УЗ-колебания и измеряютдавление Р в различных точках плоскости приема. После этого в различныхточках плоскости приема возбуждаютимпульсы УЗ-колебаний и принимаютих преобразователем. При этом на преобразователе измеряют напряжение Б.Посредством инверсной фильтрации Ри Ц получают распределенные передаточные функции приема и излученияконтролируемого преобразователя ипо ним определяют его характеристики, 140292Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано при определении характеристикакустического пьезоэлектрическогопреобразователя, в частности при контроле работоспособности ультразвуковых (УЗ) преобразователей, используе"мьи в дефектоскопии.Целью изобретения является повьппе-Оние производительности и точности засчет определения параметров излучеНия и приема преобразователей в разЛичных точках его поверхности и инверсной фильтрации этих параметров, 15На чертеже представлена блок-схемаустройства, реализующего способ определения характеристик акустическогойьезоэлектрического преобразователя.Способ определения характеристик 20акустического пьезоэлектрическогопреобразователя заключается в следующем,Преобразователь устанавливают наакустической нагрузке и возбуждают 25его электрическим сигналом, В плосМости, параллельной рабочей поверхНости преобразователя, принимаютПрошедшие материал нагрузки колебанияИ измеряют акустическое давление ЗОР (Х,У,й) дискретно во времени т вкаждой точке плоскости приема с координатами Х,У, Затем поочередновозбуждают импульсы акустических колебаний в каждой точке плоскости приеМа с координатами Х,У и принимаютгфеобразователем импульсы этих колебаний, прошедшие через материал нагрузки. В ходе приема измеряют напреобразователе электрическое напряжйние 0(Х,У Ф ) дискретйо во временис, После этого посредством инверсной4 Фльтрации Н (Х,Т, ) и Р(Х,У,)получают распределенные передаточныефункции приема и излучения контролируемого преобразователя и по ним определяют характеристики преобразователя.Устройство, реализующее способОйределения характеристик акустическФго пьезоэлектрического преобразова"тбля, содержит последовательно соединенные измерительный генератор 1,коммутатор 2, амплитудно-временнойквантователь 3, буферный запоминающийбЛок 4 модуль 5 дискретного преобра 55зования Фурье, блок 6 памяти, цифровсй инверсный Фильтр 7, цифровой вычИслитель 8, например микроЭВИ типа ДВК, и блок 9 индикации, Устройство также содержит блок 10 управления, выход которого соединен с вторыми входами коммутатора 2, буферного запоминающего блока 4, блока 6 памяти, цифрового вычислителя 8 и блока 9 индикации, и генератор 11 импульсов возбуждения, выход которого соединен с третьим входом коммутатора 2; Кроме того, устройство содержит акустическую нагрузку 12, выполненную в виде толстой пьезокерамической пластины, толщина Н которой выбирается из усло 1вия НЪ -- - где С - скорость рас"2 С"Г фяпространения акустических колебаний в материале пластины, - длительность импульсов на выходе генератора 11.Позицией 13 на чертеже обозначен контролируемый преобразователь. Диаметр пластины нагрузки 12 выбирают в 2-3,5 раза большим максимального диаметра испытуемых преобразователей 13. На пьезопластине нагрузки 12 имеется один электрод, соединенный с земляной шиной и расположенный со стороны рабочей поверхности преобразователя 13. С противоположной стороны пьезопластины нагрузки 12 имеется другой электрод, разделенный на участки, например, размерами 1,5 х 1,5 мм на расстоянии 1 мм друг от друга, электрически соединенные с остальными входами коммутатора 2.Способ определения характеристик акустического пьезоэлектрического преобразователя реализуется следующим образом Преобразователь электрически соединяется с выходом генератора 11 и . устанавливается на акустической нагрузке 12, Генератор 11 возбуждает испытуемый УЗ-преобразователь 13, который формирует акустическое поле в нагрузке 12. С выводов нагрузки 12 рельеф акустического поля в виде напряжения в Функции времени последовательно с каждого элемента нагрузки 12 через коммутатор 2 подают на ам" плитудно-временной квантователь 3, где аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, после чего запоминается блоком 4, Затем этот сигнал в цифровой форме поступает в модуль 5 дискретного преобразователя фурье, на выходе которого получают комплекс 1402920ную матрицу, значения которой запоминаются блоком 6. Эти значения представляют собой дискретные выборки среза для излучения испытуемого УЗ 5 преобразователя 13 на заданной частоте. После этого коммутатор 2 посигналу блока 1 О последовательно под" ключает измерительный генератор 1 к каждому элементу акустической нагрузки 12, а выход преобразователя 13 - к амплитудно"временному квантователю 3, где аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, Преобра" зованный сигнал запоминается блоком 15 4 и подвергается дискретному преобразованию Фурье в модуле 5, на выходе которого получают еще одну комплексную матрицу, также запоминаемую блоком 6. Значения полученных матриц, 20 подвергают цифровой инверсной двумерной фильтрации в фильтре 7, на выходе которого получают распределенные передаточные функции преобразователя 13.1В цифровом вычислителе 8 с использо ванием математической модели акустического тракта УЗ-дефектоскопа получают необходимые вторичные характеристики преобразователя 13, например диаграмму направленности, коэффициент 30 преобразований и т.п. Результаты измерений и обработки фиксируются блоком 9, например печатающим устройством, в виде паспорта испытуемого пьезоэлектрического преобразователя 13.Погрешность восстановления распределенных передаточных функций излучения и приема по данным измерения среза поля равна 0,9 Е, где- погрешность измерения среза поля, а по грешность вычисления вторичных параметров равна 0,99 Е. Измерение первичных параметров (распределенных передаточных функций излучения и приема) УЗ-преобразователей позволяет вычис лить все необходимые вторичные параметры и характеристики пьезоэлектрического преобразователя, что повы-.шает производительность контроля засчет экономии времени измерений, полученной с одной установки испытуемого УЗ-преобразователя на одну акустическую нагрузку, что характеризуетсястабильным акустическим контактом,уменьшением влияния разброса результатов измерений и обеспечивает достаточно высокую точность контроля работоспособности УЗ-пьезоэлектрическихпреобразователей,Формула из обретения Способ определения характеристик акустического пьезоэлектрического преобразователя, заключающийся в том, что устанавливают преобразователь на акустической нагрузке, возбуждают преобразователь электрическим сигналом, принимают акустические колебания, прошедшие материал нагрузки, измеряют параметры принятых колебаний и с их помощью определяют характеристики преобразователя, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения производительности и точности, прием акустических колебаний производят в плоскости, параллельной рабочей поверхности преобразователя, измеряют акустическое давление дискретно во времени в каждой точке плоскости приема, затем дополнительно возбужда-. ют поочередно в каждой точке плоскости приема импульсы акустических колебаний, принимают преобразователем дополнительно возбужденные импульсы, в ходе приема дополнительно возбуж-. денных импульсов измеряют электрическое напряжение дискретно во времени на преобразователе, по измеренным величинам фиксируют распределенные передаточные функции приема и излучения, по которым определяют характеристики преобразователя.1402920 Составитель В, Гондаревскийктор И. Рыбченко Техред А.Кравчук Корректор ЛМ.Де мчик Заказ Подписнотета СССРкрытий Тираж 847ВИПИ Государственного компо делам изобретений и о5, Москва, Ж, Рауюская О/33В 5 3 наб., д. Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная