Способ динамической градуировки пьезоэлектрических преобразователей

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 0 бИ 4 Н 04 329 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ енный спектр ростран поглощенно тиц в мате й энергии риале воспри преобразова" скорость про материале пьезопреобраспределения заряженных ча внимающего эле ента пьезоота 8 теля; Ы - част дольных звуков восприннмающег разователя, 1 ь 1 х волно элемаиле а. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательский институт электронной интросконни при Томском политехническом институтеим, СЛ.Кирова(56) Авторское свидетельство СССРУ 1076792, кл. С 01 Ь 27/00, 1984,(54) СПОСОБ ДИНАМИЧЕСКОЙ ГРАДУИРОВКИПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ(57) Изобретение. относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для динамической градуировки пьезопреобразователей и можетбыть использовано для калибровкиультразвуковых измерительных приборов. Цель изобретения - повьппениеточности динамической градуировкипьезоэлектрических преобразователейи непосредственное определение передаточной Функции градуируемого пьезопреобразователя, Способ заключаетсяв том, что испытательное давление соэ, н:г.,".е.: но ачн на воспрнн:д ющий эл( иен г ньен он 11 еобразователя импульс а тока заряженных частиц, регистрн"уют выходной сигнал пьезопре образователя и вариацией параметров импульса тока заряженных частиц добиваются совпадения спектра вь 1 ходного сигналаьеэопреобразователя со спектроммпуль а тока заряженных час.тнц, рассчитывают пространственный с:. кпр распределения поглощенной эяер;1 н заряженных частиц в материале воспринимающего элеменга ньезопресбраэователя, а персцаточную функцию градунруемого пьезоэлектрического преобразователя определяют из сооть 3.1ношения НЬ 3) =АБО ( )1ДеБсИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к методам динамической градуировки и калибровки ультразвуковых изме" рительных приборов.Цель изобретения - повьппение точности динамической градуировки.Способ осуществляют следующим образом 10Импульсным пучком заряженных частиц, излучаемых ускорителем, облучают поверхность материала воспринимающего элемента пьезопреобразователя. При взаимодействии импульсного 15 пучка заряженных частиц с веществом воспринимающего элемента пьезопреобразователя энергия частиц практически мгновенно поглощается в локальном объеме, определяемом глуби ной проникновения заряженных частиц в вещество и поперечными размерами пучка, так как время диссипации энергии быстрой заряженной частицы в конденсированной среде составляет 1 О - 25 10 с. Это приводит к формированию поля термоупругих механических напряжений, разгрузка которых идет путем излучения из зоны возбуждения акустического импульса, пространственно временная структура которого однозначно определяется макроскопической Функцией П(г,с) (г " радиус-вектор,- время), являющейся плотностью поглощенной энергии в веществе вос" принимающего элемента пьезопреобразователя. Малан величина времени диссипации энергии быстрой заряженной частицы по сравнению с длительностью импульса тока ускорителя заряженных частиц, которая в зависимости от типа ускорителя составляет 10 -10 с, позволяет разделить пространственные и временные переменные в Функции П(Р,1) и представить ее в следующем виде:п(г,1) = 11 (2) 11 Ы)й, (1)огде П (г) - пространственное распределение плотности поглощенной энергии в материале воспринимающего зле" мента пьезопреобразователя;1(1) - функция, описывающаяизменение импульса тока ускорителя во времени.При этом спектр импульса давления, возбуждаемого пучком заряженных частиц в материале воспринимающего элемента пьезопреобразователя равен произведению спектра импульса тока ускорителя заряженных частиц и пространственного спектра распределения поглощенной энергии(2)где 1(сд)- спектр импульса токаускорителя;(д/П- пространственный спектрЯраспределения поглощенной энергии в материале воспринимающегоэлемента преобразователя, определяемый пространственным интеграломФурье от функции П(Р),а именно:1 Ю(- -1п,ф) = 1 п,(Р)е 1 ач, 13)Е Ч 1Интеграл в выражении (3) берется по объему источника, т,е, по объему зоны возбуждения.С учетом выражения (2) и учитывая то, что градуируемый пьезопреобразователь является линейной электроакустической системой с передаточной )функцией Н(Ы), электрический сигнал на выходе пьезоэлектрического преобразователя можно представить в следующем виде:(Ы) = ЬЗ). По(ц-) Н(1 э (4) где Г(, - спектр выходного сигналапьеэопреобразователя,Из выражения (4) видно, что, если обеспечить выполнение условияй)По ( - ) Н(со) = 1, спектр электрическо 8 сго сигнала на выходе пьезопреобразователя (выходного сигнала) равен спектру импульса тока ускорителя (входного сигнала). Это делает возможным непосредственное определение передаточной Функции пьезопреобразователя Н(М), которая равна функции, обратной пространственному спектру распределения поглощеннойэнергии, т,е. Н(ы) = По( )1ф БрНа чертеже представлена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ динамической градуировки пьезопреобразователей,Импульсным пучком заряженных частиц, излучаемых ускорителем 1, облучают восприниающий элемент (рабочуюсреду) 2, являющийся одновременноколлектором тока заряженных частиц.Амплитуда и временная зависимость импульса тока поглощенных в материалевоспринимающего элемента заряженныхчастиц регистрируется измерителем 3тока, который совместно с коллектором 2 функционально составляют цилиндр Фарадея. Электрический сигналс выхода цилиндра Фарадея поступаетна вход широкополосного быстродействующего спектроанализатора 6, гдеанализируется спектр импульса токазаряженных частиц, При взаимодействии пучка заряженных частиц с материалом воспринимающего элемента пьезопреобразователя 2 возбуждаетсяакустический импульс, который приходит на чувствительный элемент (пьезопластина) пьезопреобразователя 4,Электрический сигнал, являющийсяреакцией пьезопреобразователя наприход акустического импульса, свыхода пьезопреобразователя поступает на вход широкополосного быстродействующего спектроанализатора 5,где анализируется спектр выходногосигнала градуируемого пьезопреобразователя. Сигналы с выходов спектроанализаторов 5 и 6 поступают навход схемы 7 сравнения спектров импульса тока ускорителя заряженныхчастиц и выходного электрическогосигнала градуируемого пьезопреобразователя. При несовпадении спектроввыходного сигнала пьезопреобразователя и импульса тока заряженных частиц электрический сигнал с выходасхемы 7 сравнения спектров поступает на вход схемы 8 управления режимом работы ускорителя, Регулированиережимом работы ускорителя (вариациидлительности импульса тока, его формы, энергии частиц и т.д.) продолжается до тех пор, пока спектр импульса тока ускорителя не совпадет соспектром выходного сигнала градуируемогопьезоэлектрического преобразователя, При совпадении спектров,рассчитывается пространственное рас 5пределение поглощенной энергии в материале воспринимающего элементапьезопреобразователя, затем с помощью соотношения (Э) рассчитываетсяпространственный спектр распределе 10 ния поглощенной энергии и по формуле Н(сд) =По( - )определяется8 епередаточная функция градуируемогопьезопреобразователя,15Формула изобретения 40 пространственный спектр распределения поглощенной энергии в материале воспринимающего элемента пьезопреобразователя; частота;скорость продольных звуковых волн в материале воспринимающего элемента пьезопреобразователя,где ЬоБе 50 Способ динамической градуировкипьезоэлектрических преобразователей 20 давления путем воздействия на воспринимающий элемент пьезопреобразователя испытательным давлением и регистрации выходного сигнала пьезопреобразователя, о т л и ч а ю щ и й с я 25 тем, что,.с целью повышения точностиградуировки, испытательное давлениесоздают путем подачи на воспринимающий элемент пьезопреобразователяимпульса тока заряженных частиц, до биваются совпадения спектра выходного сигнала пьезопреобразователясо спектром импульса тока заряженныхчастиц, рассчитывают пространственныйспектр распределения поглощеннойэнергии заряженных частиц в материале воспринимающего элемента пьезопреобразователя, а передаточную функцию пьезопреобразователя определяютиз соотношения1436283. оставитель С ехред М.Дндык РедактоКрав огулич оррек аказ 5659/5 ное Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у ектная ВНИИПИпо13035, М Тираж 660 осударственного елам изобретений сква, Ж, Рауш Подкомитета СССРи открытийкая наб., д.