Акустический блок для измерения и контроля

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИН Е СКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я2„„1791768 А1

<в>з 6 Я1 N 29/24

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГО С ПАТЕ НТ С С С Р) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНЙЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2 местах, Преобразователь поперечных колебаний, включающий пьезоэлемент 1 и призму 2, излучает импульсы колебаний в звукопровод из эклемейтов 3 — 7, выполненный в виде многогранника с отражающйми, рабочей и контактной поверхностями, перпендикулярными плосскОСти симметрии.

Внешние yrrrf построенного с помощью отражающих плоскостей правильного многоугольника не"меньше 900. На отражающих плоскостях звукопровода" импульсы поперечных колебаний отражаются под углом не меньше 450, что позволяет изменить их траекторию без образования йродольных волн.

Через торцовую рабочую поверхность поперечные колебания вводятся в труднодоступный участок исследуемого объекта, 2 з. и. ф-лы, 1 ил. (21) 4778749/28 (22) 29.11,89 (46) 30.01.93. Бюл, N 4 (71) Каунасский политехнический йнститут (72) Л,В, Юозонене и П.-Б,П. Милюс (56) Авторское свидетельство СССР

N 1010552, кл, G 01 N 29/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР

N 1739281,, G 01 29/24; 1991. (54) АКУСТИЧЕСКИЙ БЛОК ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЙ И КОНТРОЛЯ (57) Изобретение относится к технике неразрушающего контроля. Целью изобретения является расширение области применения за счет обеспечения воэможностй измерений и контроля с помощью поперечных колебаний в труднодоступных.и ии

l ч

t л :

Изобретение относится к технике не- сти облучать ультразвуком тчруднодотступраэрушающего контроля и может быть ис- ных мест. пользовано для акустического контроля и За йротоктип принят аксукстймчаежсскюий блок дефектоскопии материалов и изделий при для измерений и контроля, содержащий акувысоких температурах, в частности при кон- стическйй преобразователь и эвукопровод, ° аай трале труднодоступных мест объектов. .: выполненный в виде многогранника с отра .. Известен улвтразвуксвои искатели, со- жающими. раоочесииконтактнойплосКоств- держащий пьезоэлемент и сбединенный с м и . перпендикулярными плоскости симметрии, О ним звукопровод, выполненный в виде ци- .линия пересечения отражающйхплоскостей (ф линдра, один торец которого соединен .с с плоскостью симметрий- образует участок пьезоэлементом, и сеенного конуса, со- правильноготмртногогранника,члинии пересе- пряженного меньшим основанием с "другим — чения рабочей и контактной плоскостями с торцом цилиндра. пло скость"ю сймм еТр и и со в падают с бисОсновным недостатком известного ис- сектрисами правильного многоугольника, кателя является отсутствие возможности из- " акустический преобразователь закреплен менения направления ультразвукового на контактной поверхйости звукопровода пучка, проходящего через звукопровод, что так, что его акустическая ось перпендикузатрудняет применение его при контроле лярна этой поверхности, лежит в плоскости изделий сложной формы из-за невозможно- симметриии прохбдитчерезсреднвюточку

1791768

3 4 стороны правильного многоугольника, В выми гранями с возможностью поворота звукопроводе при этом сформирована по- вокруг перпендикулярной боковой грани и лость, заполненная жидкостью и предназ- проходящей через ее центр оси, таким обраначенная для поглощения формируемых - зом, что проходящие через параллельные при отражении поперечных колебаний, а 5 стороны трапеции боковые грани являются внешние углы построенного с помощью от- отражающими плоскостями, ражающих плоскостей правильного много- . Изобретение поясняется чертежом. На угольника не меньше 120, Плоскость чертеже изобра>кен разрез акустического д симметрии, относйтельно которой в сово- блока для измерений и контроля вдоль его купности пфиТйФов" описывается положе- 10 геометрической оси.. ние других прос"костей, параллельна " Акустический блок содержит акустичеплоскости чертежа,;:;:-:: " ский преобразователь, выполненный ввиде

Основнь1м недостатком прототйпа яв- преобразователя поперечных колебаний, и ляется ограниченная область применения звукопровод, выполненный в виде многоиз-за отсутствия возможности измерений и 15 гранника, с отражающими, рабочей и конконтроля с помощью поперечных колеба- . тактнойl плоскостями, внешние углы нйй в труднодоступных местах. - .. которого не меньше 90". причем и реобразоЦель изобретения — расширение обла- ватель поперечных колебаний состоит из сти применения за счет обеспечения воз- пьезоэлемента 1 и призмы 2 с острым углом мо>кностиизмеренийи контроляспомощью 20 а; акустически контактирующей с одной поперечных колебаний в труднодоступных внешней гранью многограйника, состоящеместах. го из последовательно соединенных пряПоставленйая цельдостигается тем,что . мых призм 3, 4, 5, 6 и 7 с трапецией в в акустическом блоке для измерений и кон- основании, которые соединены между сотроля, содержащем акустический преобра- 25 бой проходящими через непараллельные зователь и звукопровод, выполненный в .. стороны трапеций боковыми гранями с 803" виде многогранника с отражающими, рабо- - можностью поворота eîêðóã перпендику чей и контактной плоскостями, перпендику- лярной боковой грани и проходящей через лярными плоскости симметрии, линия ее центр оси. таким образом, что проходяпересечения отражающих плоскостей с пло- 30 щие через параллельные стороны трапеции скостью симметрии образует участок пра- боковые грани являются отражающими пловильного многоугольника, линия скостями, При этом материалы призмы 2 и пересечения рабочей и контактной плоско- многогранника(призм 3,4, 5, 6 и 7) подобрастей с плоскостью симметрии совпадают с ны таким образом, что острый угол призмы биссектрисами правильного многоугольни- 35 2 определяется по формуле ка,. акустический преобразователь закреп- . у2 С у а > агсз1п лен на контактной плоскости звукопровода . 2 С-v так, что его акустическая ось перпендику- где Ci — скорость продольный волн в призлярна этой плоскости; лежим в плоскости ме 2; симметрии и проходит черезсреднююточку 40 Стг — скорость поперечных волн в мностороны правильного многоугольника, со- . гограннике, т. е, в призмах 3, 4, 5, 6 и 7, а

- гласно изобретению акустический преобра- внешние углы многогранника подобраны зователь выполнен в виде преобразователя таким образом, что углы падения и отражепоперечных колебаний, а внешние углы по- ния поперечных волн в многограннике боль строенного с помощью отражающих пло- 45 ше или равны 45О. скостей правильного многоугольника не меньше 90О. 3вукопровод выполнен таким На рабочую плоскость многогранника образом, что линия пересечения отражаю- поперечные волны падают перпендикулярщих плоскостей с плоскостью симметрии .но (как показано на чертеже}, Однако, рабообразовывала покрайнеймереещеодинуча 50 чая плоскость (в призме 7) может быть сток правильного многоугольника, анало- отрезана под углом 45" к направлению пучгичного основному, но с несовпадающими . ка акустических лучей, падающего на рабоцентрами, а у этих многоугольников есть rlo . чую плоскость (пунктирная линия в призме крайней мере по одной параллельной одна 7). В последнем случае для создания акустидругой стороне. 55 ческого, контакта между контролируемым

Звукопровод выполнен в виде цепочки объектом и рабочей плоскости звукопровопоследовательно соединенных прямых да достаточно использовать жидкость. В призм с трапецией в основании, призмы случае перпендикулярного падения необхосоединены между собой проходящими че- димо использовать прижимающую силу или рез параллельные стороны трапеции боко1791768

25

35

50 приклеивание, так как поперечные волны через жидкий слой не проходят.

Акустический блок для измерений и контроля действует следующим образом.

Пьезоэлемент 1, подключенный к генератору импульсов (не показан), излучает йродольные ультразвуковые волны в призму 2, которые распространяются со скоростью

Си в призме 2 и падают под углом а, на призму 3 многогранника, преломляются под углом большем или равным 45 (в том случае продольные волны в призме 3 не образуются) и распространяются со скоро- . стью поперечных волн Ст2 (происходит полная трансформация продольных волн в поперечные, когда угол преломления поперечных волн больше или равен 45О). После отражения в призме 3 от внешней ее грани также под углом P 45 подают под углом

90 на призму 4. Соприкасающиеся плоскости призм 3 и 4 должны быть хорошо отшли- фованы и прижаты друг к другу с: достаточной силой для прохождения поперечных волн, падающих перпендикулярно (для лучшего контакта они могут быть смочены маслом), После прохождения границы поперечные волны распространяются в призме 4 и падают на внешнюю ее грани под углом Р, отражаются под углом Р, и падают на границу раздела призм 4 и 5, аналогично проходят через ее, отражаются от внешней грани призмы 5 и падают на границу раздела призм 5 и 6. После поворота на угол. 180 вокруг перпендикулярной боковой грани призм и проходящей через ее центр оси, таким образом, что проходящие через параллельные стороны трапеции боковые грани являются отражающими плоскостями, поперечные волны падают также на внешнюю грань призмы 6 и отражаются от ее также под углом Р, и падают на границу раздела призм 6 и 7 перпендикулярно, проходят эту границу и после отражения от внешней грани призмы 7 падают на рабочую плоскость звукопровода перпендикулярно.

При отрезке рабочей плоскости под углом 45О, образованным ей с пучком поперечных волн в призме 7, достаточно иметь жидкий акустический контакт.

Большим преимуществом предложенного акустического блока для измерений и контроля является возможность использовать его для контроля изделий при высоких температурах, так как звукопровод может быть выполнен из высокотемпературного металла, Придание гибкости звукопроводу дает возможность облучать ультразвуком труднодоступные места контролируемого объекта.

Формула изобретения

1, Акустйческий блок для измерений и контроля, содержащий акустический преобразователь и звукопровод, выполненный в

10 виде многогранника с отражающими, рабочей и контактной поверхностями, перпендикулярными плоскости симметрии, линия пересечения отражающих плоскостей с плоскостью симметрии образует участок правильного многоугольника, линии пересечения рабочей и контактной плоскостей с плоскостью симметрии совпадают с биссектрисам и правильного многоугольника, акустический преобразователь эакреплен на контактной плоскости звукопровода так, что eto акустическая"ось йерпендикулярна этой плоскости, лежит в плоскости симметрии и проходит через среднюю точку со сторонй йравильного многоугольника, отл ича ющийсятем,что,сцелью расширения области применения за счет обеспечения возможностй измерений и контроля с помощью поперечных колебаний в труднодоступных местах, акустический преобразователь выполнен в виде преобразователя поперечных колебаний, а внешние углы построенного с помощью отражающим плоскостей правильного многоугольника не меньше 90 .

2. Блокпоп,1, отличающийся тем, что звукопровод выполнен таким образом, чтобы линия пересечения отражающих плоскостей с плоскостью симметрии образовывала по крайней мере еще один участок правильного многоугольника аналогичного основному, но с несовпадающими центрами, а у этих многоугольников есть по крайней мере по одной параллельной одна другой стороне, 45 3. Блок по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что звукопровод выполнен в виде цепочки последовательно соединенных прямых призм с трапецией в основании, призмы соединены между собой проходящими через непараллельные стороны трапеции боковыми гранями с возможностью поворота вокруг перпендикулярной боковой грани и проходящей через ее центр оси таким образом, что проходящие через параллельные стороны трапеции боковые грани являются отражающими плоскостями.

1791768

4

Составитель В.Юозонене Техред М.Моргентал Корректор H.Ðåàñêàÿ

f,"

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород; ул.Гагарина, 101

Заказ 150 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5