Устройство для проверки закрепленных на объекте резонансных пьезопреобразователей

Союз Советских

Социапметимесюа

Республик

ОП Ис

ИЗОБРЕ И АВТОРСКОМУ С (61) Дополнительное к ав (22) Заявлено 26.04.77 (2 с присоединением заявки (23) Приоритет

Опубликовано 25.0б.

Дата опубликования

9494

В 17/00

В 1/06

Гевудвретввнный комитет

СССР

an делам изебрвтвней и вткрмтвй

K 534.232 (088.8) (72) Автор изобретения

В. М. Тимофеев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗАКРЕПЛЕННЫХ НА ОБЪЕКТЕ

РЕЗОНАНСНЫХ ПЬЕЗОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ держит элементов с опорным значением контролируемых параметров.

Цель изобретения состоит в автоматизации процесса контроля.

Достигается это тем, что известное устройство снабжено эталонным пьезоэлектрическим преобразователем, вторым формирователем, сумматором, амплитудным дискриминатором, коммутатором и имитатором объекта, выполненным в форме куба из того же материала, из которого изготовлен обьект, причем эталонный преобразователь закреплен на поверхности имитатора, а оба преобразователя соединены с генератором через коммутатор, а через формирователи с сумматором, выход которого подключен к амплитудному дискриминатору, Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение в установках для акустических измерений.

Нарушение жесткости закрепления пьезопреобразователей является причиной погрешности ультразвуковых измерений. По результатам измерений можно обнаружить лишь полное нарушение крепления. В остальных случаях степень нарушения оценивается специальными средствами контроля.

Известен способ контроля жесткости крепления пьезопреобраэователей, основанный на возбуждении пьезоэлемента и анализе спектра его колебаний (1).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее генератор, исследуемый пьезоэлектрический преобразователь, закрепленный на объекте, и формирователь, состоящий из схемы селекции, фильтра, преобразователя и детектора, соединенных между собой последовательно (2).

Однако известное устройство не позволяет автоматизировать процесс контроля, TBK как не соНа фиг. 1 изображена структурная схема пред:лагаемого устройства; иа фиг. 2 — временная диаграмма напряжений; на фиг. 3 — амплитудно-частотные характеристики; на фиг. 4 — график разброса уровней спектральных составляющих для партии однотипных преобразователей на резонансной частоте.

669494

Устройство для контроля закрепленных ка объекте резонансных пьезопреобразователей содержит генератор 1, коммутатор 2, исследуемый преобразователь 3, объект 4„эталонный преобразователь 5, имитатор 6, формирователи 7, сумматор 8 и дискриминатор 9.

Исследуемый и эталонный пьезопреобразователи одинаковы и закреплены на объекте и имитаторе одинаково. Каналы обоих имитаторов идентичны и настроены на резонансную частоту преобразователей, Работа прибора протекает следующим образом.

Генератор формирует непрерывную последовательность импульсов (см. фнг. 2 а), следующих с периодом повторения Т„, Эти импульсы с по-!g мощью коммутатора поочередно подаются на контролируемый к эталонный преобразователи.

Работа коммутатора синхронизирована с генератором таким Образом, что частота переключения равна частоте повторения, а момент переключения на Время тищ) т уп1)еждает началО фОрмировакил радиоимпульса (фиг. 2 б, в), За счет обратного пьезоэлектрического эффекта электрические импульсы преобразуются в механические, которые передатотся объекту и имитатору. Ыеха- э5

HH«ecKие колебания продолжаются некоторое время после ОКОкчаккя деиствич импупьса и эа счет прямого пьезоэлектрического эф1)екта ареобра УЮТСЯ В ЭЛФКТpк сЕСКИ Начг)ЯЖЕНИЯ (ОТК)ТККК соответствующих преобразователей). Хаким об- чп

p230M, На Вход каждого формирОвателя поступ а. юг имп"ль ы B03!)у кдения, а после Нх Окончания

Отклики соответствующих преобразователей (фиг. 2 г, д). На Выходе генератора, наряду с импульсамк„бчдут иметь место также и отклики >> преобразователей, причем отклики контролируемогс будут чередоваться с Отклккамк эталонно3Ha!eave m;,":иода пОвтОре)щл 1дще ДолжнО бить таким, чтобы к моменту формирования следу)ощего импульса механические колеоания успели бы полностью закончптьсл.

Напряжения на выходе формирователей (фиг.

2 е, ж) пропорциональны уровням откликов соответствующих преобразователей. Эти напряжения поступают на сумматор Б алгебракчески Вычитают.".я.

НрН Одинаковой жесткости крепления 06оНх пьсзопреобразователей выходной сигнал сумматора равен нулю.

При различии )кесTKocicA зак1)еплеиия ВыхОднос напряжение сумматора не равно нулю. Амплитуцгпий дискриминатор осуществллет анализ Выходного капрлжепия сумматора и выдает сигнал неисправности преобразователя, если выходное нащ)яжеиие суMMaropa п))евысит допустимую Be" личину. Заштрихованная область иа графике (фиг . 2 з) соответствует области выходных значений напряжения сумматопа, при которых >кесткость закреплепил контролируемого преобразо-, 4 вателя считается нормальной и сигнал неисправности амплитудным дискриминатором не вьщается.

Экспериментально определенные амплитудночастотные характеристики преобразователя с резонансной частотой 100 кГц, закреплиемого на объекте с помощью высококанифольной мастики изображены на фиг. 3, где кривая соответствует незакрепленному преобразователю, а кривые к, л, м, н различным значениям относительной площади крепления 8/8„, " 0,2; 0,4; 0,6. и 0,8 соответствеъшо, кривая (03 — закреплению всей поверхностью закрепления (S/S =1).

Здесь 8 — фактическая и 8 „,„— полная площадь закрепления, С увеличением жесткости закрепления (т.е. с увеличением отношения 8/8„) амплитуды спектральных составляющих оттслика преобразоВателя уменьшаются. Бсли преобразователь не закреплен, вся энергия возбуждения будет расходоваться в нем.

C увеличением жесткости закрепления все большая часть энергии возбуждения будет расходоваться в объекте; что влечет уменьшение ампли1 туд всех спектральных составляющих отклика, При этом наибольшему изменению подвержена спектральн asr составляющая, соответствующая резон;ясной частоте преобразователя. По этой причтьне контроль жесткости закрепления осуществляется по ее уровню.

На фиг. 4 представлена экспериментально опре. деленная зона разброса значений уровней спектральных составляющих на резонансной частоте для партии однотипных преобразователей в зависимости от величины S/Snow Эта зона заключена между кривыми fl и р.

Использование данного устройства позволяет осуществлять автоматическую оценку жесткости закреплетптя резонансных пьезоэлектрических преобразователей, применяемых в технике акустических измерений и ультразвуковой дефектоскопии.

Формула изобретения ., Устройство для проверки закрепленных на объекте резонансных пьезопреобразователей, содержащее генератор, исследуемый пьезоэлектрический преобразователь и формирователь, состоящий иэ схемы селекции, фильтра, преобразовате l ля и детектора, соединенных между собой последовательно, отличающееся тем, что, с целью жтоматизацик процесса контроля, снабжено эталонным пьезоэлектрическим преобразователем, вторым формирователем, сумматором, амплитудным дискриминатором, коммутатором и имиТаТороМ объекта, выполненным в форме куба из того же материала, из которого изготовлен объект, причем эталонный преобразователь за669494 .

5 креплен на поверхности имитатора, а оба преоб разователя соединены с генератором через коммутатор, а через формирователи с сумматором, выход которого подключен с амплитудному дискриминатору.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе б

1. Тимофеева В. М. Приборы для дистанционного контроля пьезоэлектрических преобразователей, — "Приборы и техника эксперимента", Р 5, 1973, с. 50-58.

2. Авторское свидетельство СССР М 547977, .Н М а 17(OO. Н

rrq ° +1 Т . фа@

669494

° .Н

РФ 06 юг k

ЦНИИПИ Заказ 3678/48 Тираж 774 Подписное

Филиал ППП Патент", г. жгород, ул. Проектная,4