ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Прямые искатели с одним излучателем из "Ультразвуковой контроль материалов " Однако работа с ними была затруднительной, так как при контакте с шероховатой поверхностью детали преобразователь мог легко повреждаться, что выводило искатели из строя. Следовательно, защитный слой служит для механической защиты преобразователя и выполнен так, чтобы возможно большая часть звука переходила из преобразователя в изделие. [c.225] Демпфер воспринимает часть звуковой энергии, выходящей с задней стороны излучателя, и поглощает ее внутри себя. В результате этого излучатель получается более или менее сильно демпфированным, что влияет на его поведение в начале и конце колебательного процесса при импульсном возбуждении (см. раздел 7.2). Одновременно он служит держателем для преобразователя и придает ему необходимую стойкость против нагрузок на сжатие и на удар, возникающих при акустическом контакте. [c.225] Толщина пластины из пьезоэлектрического материала согласована с желательной частотой искателя. На обеих сторонах пластины нанесен электропроводящий слой в виде электрода. Он должен быть более тонким по сравнению с толщиной пластины, чтобы не нарушать ее акустических свойств. Методы нанесения электродов могут быть разнообразными и выбираются в зависимости от материала пластины и намечаемого ее применения. В случае керамики на поверхность наносят по способу печатных схем специальные суспензии серебра, которые затем обжигают при температуре около 800 °С, или же химически осаждают слой никеля с золотом. Толщина слоя составляет несколько тысячных долей миллиметра подсоединительные провода можно припаивать непосредственно к этому слою. На другие пьезоэлектрические материалы электропроводный слой можно наносить напылением из паровой фазы или путем обрызгивания электропроводным лаком. Подводящие провода в таком случае крепятся при помощи электропроводного клея. [c.225] При большой доле металлического порошка тело может стать достаточно электропроводным для высокочастотного импульса. В этом. случае электрод на задней стенке преобразователя не нужен, так что обеспечивается прямой акустический. переход между излучателем (колебательным элементом) и. демпфером без. возмущающего промежуточного слоя. [c.227] Вышеприведенные рассуждения справедливы при перпендикулярном (прямом) прозвучивании как продольными, так и поперечными волнами. Так как в жидкостях распространение поперечных волн невозможно, у прямых искателей в случае поперечных волн получается некоторая особенность акустического контакта. Должно применяться возможно более вязкотекучее вещество для акустического контакта, которое способно передавать силы сдвига (раздел 17.3). [c.228] Искатели с мягким контактом снабжаются либо твердым, но акустически мягким защитным слоем (при иммерсионной технике, т. е. при работе со слоем воды между искателем и изделием), либо со сменной упругой пластмассовой пленкой при контактном способе контроля. [c.228] Задача согласования преобразователя с материалом при помощи промежуточных слоев с непрерывно изменяющимся звуковым сопротивлением может быть приближенно решена для излучения в жидкость или в пластмассу с несколькими слоями, у которых звуковое сопротивление понижается от слоя к слою. При идеальном согласовании могла бы быть достигнута самая высокая возможная чувствительность без удлинения импульсов под. влиянием внутреннего отражения. Еслн используется только один слой, то его толщина должна составлять четверть длины волны, а его звуковое сопротивление должно быть средним геометрическим между акустическими нмпе-дансами граничащих материалов. Дополнительные сведения об акустическом согласовании имеются в литературе [837, 170, 859]. [c.228] В качестве твердого, но акустически мягкого материала защитного слоя может быть использована литейная смола с наполнителями, импеданс которой может варьироваться в зависимости от состава смеси. Толщина защитного слоя должна очень точно согласовываться (совпадать) с четвертью длины волны, так как иначе искатель будет излучать другую частоту,, чем задаваемая излучателем. При работе в иммерсионном варианте нужно следить за тем, чтобы защитный слой и место его склеивания с искателем были бы водостойкими. [c.228] При работе в контактном варианте, если можно отказаться от высокой разрешающей способности и чувствительности, как,, например, при длительной работе в трудных условиях, контактную поверхность лучше всего защитить сменной пластмассовой пленкой толщиной в несколько десятых долей миллиметра, натягиваемой на преобразователь для обеспечения контакта с заполнением маслом или пластичной смазкой. [c.228] Для этой цели особенно подходят пластмассы, которые сочетают в себе высокую прочность на истирание с большим по-глощением. На чувствительности большое поглощение сказывается несущественно ввиду малой толщины слоя, но зато оно уменьшает многократные отражения в слое и обусловленное этим расширение импульса [987]. [c.228] Упругие пластмассовые пленки в качестве промежуточных слоев имеют и то преимущество перед прямым контактом, что акустический контакт меньше зависит от степени нажатия и от шероховатости поверхности. Это обусловливается тем, что звуковое сопротивление пластмассы намного ближе к соответствующему показателю контактирующей жидкости, чем звуковое сопротивление преобразователя, поэтому изменение толщины зазора, заполненного маслом, сказывается слабее. Кроме того, пластмассовая пленка лучше прилегает к поверхности изделия, так что зазор при акустическом контакте получается небольшим. [c.229] При достаточно упругих пленках и не слишком высоких частотах (примерно до 5 МГц) от жидкой среды для акустического контакта можно вообще отказаться. Тесный контакт, создаваемый при достаточном нажатии между искателем и изделием, обеспечивает удовлетворительный переход звука. Такие искатели с так называемым сухим контактом, например, описанные Диксоном [323], находят применение при контроле изделий преимущественно с пористой поверхностью или чувствительной к жидкости. [c.229] Пример. Преобразователь диаметром 24 мм имеет при работе на частоте 4 МГц длину ближнего поля около 97 мм. уо=4,3° и 770=1,3°. [c.231] От хорошего искателя требуется, с одной стороны, хорошая чувствительность в дальнем поле, а с другой стороны, хорошая разрешающая способность в ближнем поле. Если по первому соображению уже выбран искатель с возможно большим диаметром, а по соображениям затухания в материале выбрана максимально возможная частота для данного пьезокристалла, то для дальнейшего повышения чувствительности остается применить только снижение демпфирования. Одиако это противоречит второму требованию, так как нз-за этого увеличивается длина возмущенной зоны. При заданном пьезоматериале можно обеспечить оптимальность искателя только по одному иэ вышеназванных соображений. [c.231] Звуковые поля и разрешающая способность некоторых часто применяемых искателей показаны на рис. 10.32. Из этого представления, именуемого сонограммой, можно видеть, что в зависимости от типа искателя получаются очень разные значения разрешающей способности в ближнем поле и распознаваемости дефектов в дальнем поле. [c.231] Естественная фокусировка звукового пучка плоского излучателя в конце ближнего поля может быть приближена к излучателю и увеличена искусственной фокусировкой (раздел 4.7). Для этого применяют либо искривленные излучатели, либо линзообразные защитные пластины перед плоским излучателем (колебательным элементом). В иммерсионном варианте (рис. 10.33) искривленная поверхность излучает прямо в воду. В контактном варианте можно скомбинировать по Вюстенбергу [1655] две линзы из соответствующего материала (например, две пластмассы) с таким расчетом, что снова получится плоская контактная поверхность. Другие конструкции представлены в разделе 4.7. [c.231] На рис. 10.34 показаны такие искатели со сравнительно большим диаметром излучателя до 75 мм, применяемые для контроля толстостенных деталей. В системе с двойной линзой отражений от передней линзы избежать нельзя, так как эта линза в середине существенно толще, чем Х/4. В таком случае приходится мириться с некоторой возмущенной зоной в ближнем поле даже и при применении поглощающих материалов для линз, в частности эбонита, возможно с наполнителями. [c.231] Вернуться к основной статье