Ультразвуковой наклонный преобразователь

(5)5 0 01 й 29(24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ИЯ 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР 1(71) Подольский машиностроительный завод им, Орджоникидзе и Всесоюзный тейлотехнический научно-исследовательский институт им. Ф,Э.Дзержинского(56) Авторское свидетельство СССР )Ф 1249443, кл,(э 01 М 29/04, 1984,:Выборнов Б.И. Ультразвуковая дефектоскопия. М.: Металлургия, 1974, с, 115, рис. 82. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ НАКЛОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ(57) Изобретение относится к неразрушающим методам контроля скрытых дефектов материалов и сварных соединений. Цель изобретения - улучшение. акустического контроля преобразователя с изделием путем повышения вязкости контактной жидкости, Пьезопластина 3 йзлучает продольные колебания, трансформирующиеся на плоскости контакта призм 1 и 4 в горизонтально-поляризованные поперечные колебания, которые проходят через призму 1 и вводятся в исследуемое изделие через рабочуюгрань 2. Одновременно пьезопластиной 6 излучаются продольные колебания, направленные по оси 7 к рабочей грани 2, где эти волны воздействуют на жидкий слой между призмой и изделием в зоне площадки акустического контакта. 1 з.п.ф-лы, 2 ил,вительностью и обеспечивает хорошее качество контроля за счет снижения собственных шумбв.Однако этот преобразователь не рассчитан на улучшение акустического контак:та междуего рабочей поверхностью и изделием, создаваемого слоем жидкости, которую наносят вдоль поверхности сканирования на предварительно подготовленное изделие, Это обусловлено условиями 40 распространЕния ультразвуковых волн в жидкости,Найболее близким техническйм решением к предлагаемому является преобразОватель, содержащий наклонную призму, на 45 которой установлен излучатеЛь поперечных колебаний. Призма имеет контактирующую с изделием рабочую грань, наклонную грань, на которой закреплен излучатель, и грайь; противолежащую рабочей грани. Акустическая ось излучателя направлена к рабоцей грани призмы, Недостаток известного преобрээователя заключается в том, что в условиях реальной эксплуатации помехи и ослабление полезного сигнала могут возникать не только от дендритной структуры материала, но и на площадке акустического контакта преобразователя с иэделием через жидкий слой. Таким образом; нельзя дополнительно поИзобретение относится к неразрушающим методам контроля, в частности к ультразвуковым наклонным преобразователям для контроля скрытых дефектов материалов и сварных соединений, .: 5Повышение качества контрОля ультразвуковымипреобразователями достигается путем снижеййя уровня помех, возникающих при йрохождении ультразвука в материале йсследуеьйго изделия, а также 10 собственных" шумов, Однако помехи и ослабление полезного сигнала могут возникать не только в материале, но и припрохождении ситнала через контактный слой жидкости, Наиболее сйльное влияние 15 слоя жидкости проявляется при вводе в изделие поперечной волны, распространение которой в этом слое приобретает неупорядоченный вихревой характер. Это явление ослабевает с увеличением вязкости жидкости.Известен наклонный ультразвуковойпреобразователь, содержащий. пьезоэле, . мент продольйых колебаний и акустическуюпризму, Пьезоэлемент закреплен на боко вой грани призмы, которая расположена "под острым углом к рабочей грани, контак. тирующей с плбскостью сканирования.Указанный ультразвуковой преобразователь обладает достаточно высокой чувст высить качество контроля из-за высокогоуровня помех, возникающих на границе ввода ультразвуковых колебаний в изделие.Цель изобретения - улучшение акустического контакта с изделием путем повышения вязкости контактной жидкости.Поставленная цель достйгается тем, чтов ультразвуковом наклонном преобразователе поперечных колебаний; содержащемакустическую призму с рабочей гранью,предназначенной для контактирования сисследуемой поверхностью через контактную жидкость, и излучатель поперечных колебаний, закрепленный на наклонной гранипризмы, преобразователь сйабжен пьезопластиной продольных колебаний, укрепленной на грани, противолежащей рабочей; приэтом ее акустическая ось направлена перпендикулярно рабочей грани призмы и пересекается в плоскости этой грани сакустической осью излучателя поперечныхколебаний,И:;лучатель поперечных колебаний выполнен в виде пьезопластины продольныхколебаний, установленной на дополнительной клинообразной призме, рабочая гранькоторой контактирует с наклонной граньюосновной призмы, а угол а клина выбирается из соотношения а,р 1аар 2, гдеа,р 1 - первый критический угол; а,р 2 - второй критический угол.Установка дополнительного источникапродольных ультразвуковых колебаний, который воздействует на жидкий слой, значительно повышает контактные свойстважидкости, за счет чего создаются благоприятные условия для прохождения через этотслой горизонтально поляризованных поперечныхволн и снижаются их нежелательныеотражения, создающие шумы при приемеэхо-сйгналов от дефектов в изделии. Этообеспечивает повышение качества контроля,Ка фиг. 1 схематически показан преобразователь с одной призмой, вид спереди;на фиг, 2 - преобразователь из двух призм,одна иэ которых является источником гори., зонтально-поляризованных поперечных колебаний,Ультразвуковой преобразователь содержит призму 1, имеющую рабочую грань2, которой преобразователь контактирует сисследуемым иэделием по плоскости сканирования. На грани, противолежащей рабо. -чей грани призмы, закреплен, напримерприклеен; источник 3 ультразвуковых коле.баний. Нэ фиг. 1 источник показан в видепьезопластины, излучающей поперечныеволны. Однако для гого, чтобы обеспечить1755177 дая результаты на экране дефектоскопа ввод в контролируемое изделие горизонтально-поляризованных поперечнцх волн, ПьеэопластинаЗизлучаетпродольные колебания (вариант по фиг. 2), трансформируюисточник 3 может быть выполнен в виде пьезопластины, закрепленной на дополни- .щиеся на плоскости контакта призм 1 и 4 в тельной призме 4 (фиг. 2); При такойкойсти 5 горизонтально-поляризованные поперечрукции между призмами образуетсянце колебания, которые проходят через плоскость трансформации продольных ко- прйзму 1 и вводятся в исследуемое изделие. лебаний в горизонтально-поляризованнце Одновременно пьезопластиной 6 излучают- поперечные колсебайия, Акустическая ось 5 ся продольные колебания, направлеййые по источника 3 ультразвуковых колебаний на оси 7 к рабочей грани 2, где этй волны возправлена на рабочую грань 2 призмы 1 под действуют на жйдкий слоймежду призмой и предпочтительно перпендикулярное надению волн от основного наклонного правление этой оси к рабочей грайи. Ось 5 25источника 3 и ось 7 источника б пересекаютисточника 3 через жидкость в материал иэделия, В результате снижается уровень пася в точке, лежащей на плоскости рабочей разитных колебаний.грани 2 (плоскости сканирования). При пер- При использовании изобретения чувстпендикулярном направлении оси 7 к рабо- вительность данного преобразователя почей грани создается меньше внутренних 30 высилась на 5-8 дБ,отражений волны от источника б, Угол Использование предлагаемого ультраклина выбирается из соотношения звукового преобразователя позволяет поа,р 1аар 2, где а,р 1 и а,р 2 - первый и высить чувствительность контроля и болеевторой критические углы,. эффективно и качественно проверить издеВыбор данного диапазона обусловлен 35 лия, например, для АЭС,известными условиями ввода волн виэде- ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и ялие и их распространения в материале из. Ультразвуковой наклонный преобраделияэовэтель поперечных колебаний, содержаПри изготовлении опытного образца щий акустическую призмус рабочей гранью,призмы были выполнены из резины и орг предназначенной для контактирования сстекла. В качестве источников продольных исследуемой поверхностью через контактколебаний использовали пьеэопластинц ную жидкость, излучатель поперечных колеЦТС, излучающие колебания с частотой баний, закрепленный на наклонной грани1,8 МГц, при этом пьеэопластина 3 можетпризмы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, свыполнять одновременно функцию истдч целью улучшения акустического контактаника и приемника ультразвуковых коле- " путем повышения вязкости контактной жидбаний. Угол, под которым акустическая . кости, он снабжен пьезопластиной продольось 5 источника 3 падает на рабочую грань " ных колебаний, укрепленной на грани,2, составляет в данномпримере около : противолежащей рабочей, при этом акусти 28 .: ,. 50 ческая ось пьезопластины направлена перпендикулярно рабочей грани призмы иультразвуковой преобразователь рабо- ,пересекается в плоскости этой грани с акутает следующим образом.,:, .: стическбй осью излучателя поперечных коПризму 1 устанавливаЮт рабочей лебаний.гранью 2 на специально подготовленную 55 2. Преобразовательпоп.1,отл ич а юповерхность исследуемого изделия, Пье- щ и й с я тем, что излучатель поперечныхзопластины 3 и 6 подключают к генератору колебаний Выполнен в виде пьезопластины(не показан) и перемещают преобразова- .продольных колебаний, установленной натель по траектории сканирования, наблю- дополнительной клинообразной призме,рабочая грань которой контактирует с науглом,которыйопределяетсяизвестнцмпу- иэделием в зоне площадки акустического тем для каждого отдельного типа преобра- контакта, За счет того, что акустические оси зователей и задается углом наклона грани, " источников пересекаются в точке на плоскона которой закреплен источник, Относи сти рабочей грайи (плоскости сканировательно рабочей грани, Рядомс источникомния), площадки акустического контакта поперечных гогризонтально-полярсйсэаовагн- обоих источников с иэделием совпадают и ных колебаний на дополнительной грани за- жидкость, найесенная перед сканированикреплен источник 6 . продольных ем на иэделие, подвергается дополнительультразвуковых колебаний, Этот источник 20 ному воздействию прочдольнцх волн, Это выполнен в виде пьезопластинц; акустиче- воздействие изменяет свойства жидкости, ская ось 7 которой также направленак ра- например повышает ее поверхностное на- - бочей грани и ризмы, при этом тяжение, что спосгобствует лучшемупрохожаказ 2889 . Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 клонной гранью основной призмы, а угол аклина выбран из соотношенияар 1 а ар 2,где ар 1 и ар 2 - первый и второй критические углы,