Устройство аттестации ультразвуковых преобразователей

,1404925 А д 4 б 01 1 х 1 29/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ О НИ РЕТЕНИ ВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРСК(54) УСТРОЙСТВО ЛТТРАЗ ВУКОВЫХ ПРЕО(57) Изобретение относной технике. Цель изобшение точности аттестацпреобразователей путемимодействия лазерногоким полем на поверхностОсуществляя сканировалазерного луча по повервателя, нагруженного нрачную нагрузку, измерятических колебаний в каности преобразователя ипараметрами электричесбуждающего колебания. 3 Ю об(56) Константинов В.солютная градуировкаДефектоскопия, 1974,ЕСТЛЦИИ УЛЪТБРЛЗОВЛТЕЛЕЙ тся к измерительретения - повыи ультразвуковыхобеспечения взалуча с акустичеси преобразователя. ние зондирующего хности преобразоа оптически прозют параметры акусждой точке поверхсравнивают их с кого сигнала воз з.п. ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам измерения параметров акустических колебаний,Цель изобретения - повышение точности аттестации путем обеспечения взаимодействия лазерного луча с акустическим полем на поверхности нагруженных ультразвуковых преобразователей.На фиг, 1 приведена блок-схема устройства аттестации ультразвуковых преобразователей в режиме излучения; на фиг. 2 - то же, в режиме приема; на фиг, 3 - блоксхема устройства аттестации с учетом фотоупругих свойств материала акустической нагрузки.Устройство содержит акустическую нагрузку, выполненную в виде оптически прозрачной прямоугольной трехгранной призмы 1, диагональная поверхность которой через оптически отражающий слой 2 акустически связана с торцом звуковода 3, выполненного в виде стержня, армированного звукопоглощающим материалом 4, Первая поверхность призмы 1, образующая прямой угол, через аналогичный оптически отражающий слой 5 акустически связана с аттестуемым ультразвуковым преобразователем 6, подключенным к генератору 7. Первая поверхность призмы 1 через диагональную поверхность и вторую поверхность, образующую прямой угол, оптически связана с лазерным интерферометром 8, который через блок 9 сканирования оптически связан с лазером 10. Интерферометр 8, блок 9 и лазер 10 образуют измерительное лазерное устройство 11.Устройство для аттестации ультразвуковых преобразователей в режиме приема (фиг. 2) содержит акустическую нагрузку в виде оптически прозрачной прямоугольной призмы 1, диагональная поверхность которой через тонкий оптически отражающий слой 2 (сравниваемый с длиной световой волны) .акустически связана с поверхностью сечения многогранника 12, служащего звуководом, на любой из граней которого (например на грани 13) установлен с возможностью перемещения по граням ультразвуковой излучатель 14, подключенный к генератору 15. Одна из поверхностей призмы 1, образующая прямой угол, через аналогичный оптически отражающий слой 5 акустически связана с аттестуемым ультразвуковым преобразователем 6, подключенным к измерителю 16 параметров электрических сигналов, и через диагональную поверхность и вторую поверхность призмы 1, образующую прямой угол, оптически связана с лазерным интерферометром 8, который через блок 9 сканирования оптически связан с лазером 10. Устройство с учетом фотоупругих свойств материала акустической нагрузки (фиг. 3) содержит акустическую нагрузку, выполнен 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 ную в виде оптически прозрачной прямоугольной призмы 1, диагональная поверхность которой через тонкий оптически отражающий слой 2 (сравнимый с длиной световой волны) акустически связана с торцом звуковода 3 в виде стержня, армированного звукопоглощающим материалом 4. Первая поверхность призмы 1, образующая прямой угол, через аналогичный оптически отражающий слой 5 и экран акустического поля акустически связана с аттестуемым ультразвуковым преобразователем 6, подключенным к генератору 7, и через диагональную поверхность и вторую поверхность, образующую прямой угол, оптически связана с лазерным интерферометром 8, который через блок 9 сканирования оптически связан с лазером 10.Наиболее важным во всех устройствах является материал акустической нагрузки, выполненный в виде оптически прозрачной прямоугольной призмы. Диапазон акустических сопротивлений материалов этой призмы должен перекрывать диапазон акустических сопротивлений материалов изделий, контролируемых с помощью аттестуемых ультразвуковых преобразователей, Кроме того, следует обращать внимание на фотоупругие свойства оптически прозрачных изотропных сред и кристаллов, из которых изготавливается призма 1.Существует достаточное количество прозрачных материалов для изготовления призмы 1 с тем, чтобы перекрыть диапазон акустических сопротивлений контролируемых материалов, но надо выбирать их с достаточно малыми фотоупругими постоянными (в частности выбирать подходящие срезы кристаллов) или учитывать вклад фотоупругости в измерениях. Путем подбора компонентов можно получить оптически прозрачный сплав с необходимым акустическим сопротивлением и пренебрежимо малыми фотоупругими постоянными.Устройство в режиме излучения работает следующим образом.Генератор 7 возбуждает аттестуемый ульт развуковой преобразователь 6, акустически нагруженный на призму 1 через тонкий (0,5 - 2 мкм) оптически отражающий слой 5 алюминиевого покрытия. Акустическая волна проходит в звуковод 3 и затухает в нем. Одновременно с возбуждением производится сканирование в двух взаимно перпендикулярных плоскостях измерительного лазерного луча по поверхности слоя 5, имеющей акустический контакт с рабочей поверхностью преобразователя 6, и лазерным интерферометром 8 измеряют параметры акустического поля на рабочей поверхности преобразователя 6, Затем измеренные параметры акустического поля сопоставляют с параметрами возбуждающих электрических сигналов генератора 7. Эти операции производят при различных частотах и404925 О Формула изобретенггя фиг. 1 уровнях возбуждения. Устройством достигается аттестация преобразователя 6 на различных типах волн, которые он может излучать.Устройство в режиме приема работает следующим образом.Генератор 15 возбуждает ультразвуковой излучатель 14, который излучает акустические волны в направлении аттестуемого ультразвукового преобразователя 6 под некоторым углом к его рабочей поверхности. Под действием акустических волн ультразвуковой преобразователь 6 вырабатывает электрические сигналы, параметры которых измеряются измерителем 16, например осциллографом СК 1 в 1. Одновременно производится сканирование в двух взаимно перпендикулярных плоскостях измерительного лазерного луча по поверхности слоя 5, имеющей акустический контакт с рабочей поверхностью преобразователя 6, и лазерным интерферометром 8 измеряют параметры акустического поля на рабочей поверхности преобразователя 6. Затем измеренные параметры акустического поля сопоставляют с измеренными параметрами электрических сигналов на выходе преобразователя 6. Эти операции производят при различных уровнях и частотах возбуждения излучателя 14. Перестановкой излучателя 14 по граням полуцилиндрического многогранника 12 изменяют направление акустической волны по отношению к рабочей поверхности аттестуемого преобразователя 6 и все перечисленные операции повторяют. Этим достигается аттестация преобразователя 6 по отношению к вектору К акустической волны. Устройством достигается аттестация преобразователя 6 на различные типы волн,которые излучает ультразвуковой излучатель 14.Преимуществом предлагаемого устройства является то, что одновременно измеряют параметры электрических сигналов на выходе нагруженного на заданную акустическую нагрузку аттестуемого преобразователя 6 и истинные параметры акустического поля на его поверхности. 1. Устройство аттестации ультразвуковыхпреобразователей, содержащее лазер, оптически связанный с ним интерферометр, звуковод, генератор, связанный с ультразвуковым преобразователем, отличающееся тем, что, с целью повышения точности аттестации, оно снабжено блоком сканирования, оптически связанным с выходом лазера, акустической нагрузкой, выполненной в виде 20 оптически прозрачной трехгранной прямоугольной призмы, на гипотенузную грань и на первую катетную грань призмы, предназначенную для связи с преобразователем, нанесен отражающий слой, вторая ее катетная грань оптически связана с интерферометром, гипотенузная грань соединена со звуководом, а звуковод выполнен из звукопоглощающего материала.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем,что, с целью расширения функциональных Зо возможностей путем обеспечения аттестацииультразвукового преобразователя в режиме приема, звуковод выполнен в виде многогранной призмы, одна из боковых граней которой связана с акустической нагрузкой.а остальные предназначены для связи с ультразвуковым излучателем.1404925Фие. ЮСоставитель С. МежневРедактор А. Шандор Техред И. Верес Корректор С. ЧерниЗаказ 3096/47 Тираж 847 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4