Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь

 

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для ультразвуковых исследований веществ, в медицинской диагностике, дефектоскопии . Цель изобретения - повышение надежности преобразователя за счет обеспечения постоянства его характеристик, а также расширение функциональных возможностей преобразователя за счет излучения отходящих волн. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь содержит пьезоэлсмент в виде конуса с продольной поляризацией , часть которого у торцовой поверхности выполнена так, что образует многогранную усеченную пирамиду, клиновидные пластинки из деполяризованной пьезокерамики с диэлектрической проницаемостью большей, чем диэлектрическая проницаемость пьезоэлемента, размеш,енные по одной на каждой грани усеченной пирамиды, электроды , размещенные на свободных поверхностях клиновидных пластинок, торцовый электрод пьезоэлемента. Электроды клиновидных пластинок электрически изолированы один от другого, что обеспечивает излучение отходящих волн в различных направлениях при подаче импульса электрического напряжения на один из электродов и продольных волн при подаче электрического импульса на параллельно замкнутые электроды деполяризованных пластинок. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. а с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ1392495

А1 (504(з О1 N 29 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

В (Ор ч,, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 73 „

Н А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ . 0 ю 1 д (21) 4097591/25-28 (22) 30.08.86 (46) 30.04.88. Ьюл. № 16 (71) Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (72) А. A. Владишаускас (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 509826, кл. б О1 Yi 29/04, 1976. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и может быть использовано для ультразвуковых исследований веществ, в медицинской диагностике, дефектоскопии. Цель изобретения — повышение надежности преобразователя за счет обеспечения постоянства его характеристик, а также расширение функциональных возможностей преобразователя за счет излучения отходящих волн. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь содержит пьезоэлемент в виде конуса с продольной поляризацией, часть которого у торцовой поверхности выполнена так, что образует многогранную усеченную пирамиду, клиновидные пластинки из деполяризованной пьезокерамики с диэлектрической проницаемостью большей, чем диэлектрическая проницаемость пьезоэлемента, размещенные по одной на каждой грани усеченной пирамиды, электроды, размещенные на свободных поверхностях клиновидных пластинок, торцовый электрод пьезоэлемента. Электроды клиновидных пластинок электрически изолированы один от другого, что обеспечивает излучение отходящих волн в различных направлениях при подаче импульса электрического напряжения на один из электродов и продольных волн при подаче электрического импульса на параллельно замкнутые электроды деполяризованных пластинок. 1 3.ll. ф-лы, 2 ил.

1392495

Изобре!х ние Относи гся к контрольноизчерительной технике и может быть использовано для ут!ь! развуковых исследований веществ в медицинской диагностике, дефекттс)скопин.

Цельк) изобретения является повышение надежности преобразователя за счет обеспеЧе11 ия по TOH IIOT 811 е I 0 Х3 p3KTf pHCTH к, а Td Кже р !с!!1ИреIIHE. фун киям!Она,1ьных возможностей преобра!Ователя за счет излучения отходящих волн.

На фиг. 1 представлена схема, поясняюI!f3 ÿ I I pи111111п p1!боты уль г раз вХ ковoго и не зов э !ектрическогo преобразователя; на фиг. 2 разрез А А на фиг. 1.

Ультразвуковой пьезоэлектрический llpf образователь содержит пьезоэ.!емент в виде конуса 1 с продольной поляризацией, часть которого у торцовой поверхности выполнена так, что образует многограннук) усеченную пирамиду 2, клиновидные пластинки ) — 6 из деполяризованной пьез!)кс рамики с диэлектрической проницаемостью большей, чем диэлектри геская !!роницаемость пьезоэлечента 1, размеп1енные !lo одной Hd каждой грани усеченной пирамиды 2, электроды 7-10, разчещенные на свободных поверхностях клинови ц!ых пластинок, торцовый электрод

1! пьезоэлемента 1.

Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь работает следующим образом.

Импульс электрического напряжения подается между параллелыго соединенными электродами 7 10 и торцов!1л! электродом

11. Гlри этом создается электрическое поле в пьезоматериале и у торцовой поверхности, где имеется градиент электрического поля, возбуждается упругая волна. Параллельное соединение всех четырех электродов обеспечивает наиболее равномерное распределение э.!ектрическогo поля в пьезоматериале.

Поэто)!у преобладающее значение имеет продольная волна, а максимум диаграммы направленности имеется на геометрической оси преобразователя.

Для lfзлучения продольной и исходящей волн импульс электрического напряжения подают только на электрод одной из деполяризованных пластинок. При этом образуется неоднородное электрическое поле, которое способствует возбуждению двух волн: продольной, излучаемой всей торцовой поверхностью, и поверхностной, излучаемой областью между торцовым электродом 11 и электродоч деполяризованной пластинки, на которую подан импульс электрического напряжения. Поверхностная волна, распространяясь к противоположной грани торцовой поверхности, возбуждает отходящую волну в среде, граничащей с торцовой поверхностью.

Аналогичный волновой процесс имеет место при подаче импульсов электрического напряжения Hd любой другой электрод деполяризованных пластинок. Таким образом можно изменять направление излучения отходящих

10 волн. В случае подачи электрических возбуждаю!цих импульсов на электроды двух противоположных пластинок электрическое поле становится более равномерным, амплитуда отходящих волн уменьшается, а продольной волны увеличивается.

Таким образом, снабжение пьезоэлектрическогo преобразователя клиновидными деполяризованными пластинками, размещенными у основания пьезоэлемента, с нанесенными на внешние поверхности пластинок электрически изолированными электродами позволяет повысить надежность ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя !а счет обеспечения постоянства его характеристик и расширить его функциональные возможности за счет излучения отходящих волн.

Формула изобретения

l. Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, содержащий пьезоэлемент в виде конуса с продольной поляризацией и электродом на торцовой поверхности, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности преобразователя за счет обеспечения постоянства его характеристик, пьезоэлемент снабжен клиновидными пластинками из деполяризованной пьезокерамики с диэлектрической проницаемостью, большей диэлектрической проницаемости пьезокерамики пьезоэлемента, и с нанесенными электродами и выполнен так, что его часть, при40 легающая к торцовой поверхности, образует многогранную усеченную пирамиду, на каждой грани которой установлено по одной клиновидной пластинке, а на их свободных поверхностях размещены электроды.

2. Преобразователь по п. 1, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения возможности излучения отходящих волн торцовой поверхностью, электроды диэлектрических пластинок изолированы друг от друга.

А-А

Составитель С. Арбузов

Редактор И. Рыбченко Техред И. Верес Корректор М. Шароши

Заказ 1805/50 Тираж 847 1lодписнос

ВНИИПИ Государственного комитета C(СР оо дедам изобретений и отлрытий ! 13035, Москва, Ж вЂ” -35, Раушслая наб., д. 4, 5

Производственно-полиграфическое предприятис, г. У кгород. i,гл П1ягсл гния, 4