ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Кристаллодержатели из "Ультразвук " Для того чтобы пьезоэлектрический излучатель и приемник ультразвука работали с максимальной эффективностью, кроме свойств самой кристаллической пластинки, большое значение имеет удачная конструкция держателя. Поскольку большая часть кристаллодержателей была разработана чистО опытным путем, представляет интерес кратко остановиться на последних полученных конструкциях. [c.83] Держатели для гидроакустических излучателей довольно подробно описаны в имеющейся литературе, и мы остановимся на них совсем кратко. За последнее время было разработано большое количество конструкций кристаллодержателей, употребляемых в дефектоскопии металлов, сигнализации и для эмульгирования жидкостей. Поскольку такие держатели в литературе описаны недостаточно полно, мы остановимся главным образом на них. [c.83] Приготовление кристалла. До монтирования в держателе к кристаллу тем или иным способом присоединяют электроды, которые обеспечивают электрический контакт пластинкой и более равномерно распределяют заряды по ее поверхности. Этот процесс уже был нами описан раньше. [c.83] Когда излучение происходит непосредственно в твердое тело, электроды обычно делаются с обеих сторон кристаллической пластинки. Если это твердое тело является проводником, кристалл можно к нему просто прижать. Если же твердое тело представляет собой непроводник, излучающая поверхность пластинки должна иметь электрод, который обычно соединяется с нулевым потенциалом генератора, возбуждающего эту пластинку. [c.83] После того как пластинка снабжена электродами и к ней подведены проводники, она готова для монтирования в держателе. Провода могут быть либо припаяны к электродам, либо прижаты к ним пружинами. Необходимо, чтобы провода, соединенные с электродами, не препятствовали колебаниям пластинки. Пружинные контакты должны быть сконструированы таким образом, чтобы они не могли повредить электродов. [c.83] В ряде случаев желательно, чтобы колебания кристалла были, по возможности, свободными. Одним из способов выполнения этого условия является закрепление кристалла винтами или ножами, как показано на фиг. 42 в случае кристалла круглой формы. [c.84] Закрепление осуществляется без особо сильного зажима. Этот способ монтирования не очень удобен, и с таким держателем трудно работать. Такие способы монтирования были предложены Бехманом [1], который рекомендовал также прорезать пазы в пластинке для зажимающих концов винтов (фиг. 42). [c.84] В настоящее время наиболее употребительным способом монтирования кристаллов для целей дефектоскопии металлов является закрепление задней поверхности кристалла в прочной опоре, называемой обычно оправой при работе с одним кристаллом или пластиной при работе с мозаикой. Пластинки кристалла приклеивают к держателю или цементируют с опорой при помощи слабого клея или цемента типа Дюко. [c.84] При выборе материала, на котором монтируются кристаллы, необходимо помнить, что кристалл излучает энергию в двух направлениях, перпендикулярных к его поверхностям, и что, следовательно, энергия может излучаться через его тыловую поверхность. Это излучение обычно не используется и может вызвать вредные помехи. Его следует устранять, покрывая кристалл каким-либо веществом, способным хорошо поглощать ультразвуковые колебания, например бакелитом или свинцом можно также просто оставлять воздушный промежуток между оправой и тыловой поверхностью кристалла. Тогда кристалл будет излучать в оправу лишь небольшое количество ультразвуковой энергии. Когда держатели сделаны из твердых материалов, рекомендуется оставлять над кристаллом воздушный промежуток, так как воздух обусловливает менее сильное затухание колебаний кристалла, чем другие вещества. Типы оправ для монтирования кристаллов изображены на фиг. 43. [c.85] Типы оправ для монтирования кристаллов. [c.85] Кристалл располагается на поверхности исследуемых тел или свободно, или закрепленный в оправе. Последний способ является наиболее распространенным. Теория работы пластинки в таких случаях и соответствующие эквивалентные схемы довольно подробно описаны в литературе. При работах по дефектоскопии и сигнализации обычно желательно излучать как можно больше ультразвуковой энергии в виде короткого резкого импульса. В тональных установках держатели должны конструироваться так, чтобы тоже излучалась максимальная энергия, причем выгодно иметь минимальное затухание излучателя. В импульсных и модуляционных методах приходится итти на некоторую потерю излучаемой энергии, так как необходимо, чтобы постоянная времени кристалла, т. е. время его свободных колебаний после того, как сигнал кончился, была меньше продолжительности самого сигнала. Следовательно, затухание необходимо. [c.86] Общий вид кристаллодержателей. [c.86] Оправа. Как было указано, кристалл монтируется в оправе. Конструкция этой оправы имеет большое значение, так как она в значительной степени влияет на ультразвуковую отдачу кристалла. [c.87] Оправы для работ по дефектоскопии обычно чрезвычайно просты и выполняются чаще всего из материала, сильно поглощающего ультразвук. Кристалл помещается в вырез оправы и закрепляется по краям неподвижно, при помощи специального цемента (например, цемента Хотинского). Необходимо следить за тем, чтобы напряжения, вызываемые в кристалле при зажиме, были минимальными. [c.87] Оправу следует изготовлять из материала, который не впитывает в себя жидкости, применяемые при смачивании поверхности исследуемого тела. Ниже мы рассмотрим несколько типов конструкций оправ. [c.87] ЧТО резонанс воздушного промежутка будет только при применении излучателя продольных волн, т. е. кристаллов Х-среза. Физически этО явление можно пояснить следуюш,им образом. В тот момент, когда пластинка при ее колебаниях по толщине получила максимальное расширение, она посылает импульс давления по направлению к отражающей поверхности (к стенке оправы). Импульс, отразившись от этой поверхности, возвращается обратно к кристаллу. Однако кристалл за время прохождения импульса туда и обратно совершил колебание в другом направлении и возвращается в исходное положение. Таким образом, отраженный импульс давления будет противодействовать колебаниям пластинки, поскольку к моменту возвращения импульса пластинка будет находиться в фазе расширения. [c.88] Наоборот, если толщина воздушного промежутка равна А/4, то будет иметь место усиление колебаний пластинки. В тех случаях, когда такое усиление нежелательно, следует избегать резонанса воздушных промежутков. [c.88] Почти все оправы для ультразвуковой дефектоскопии конструируются так, чтобы усиления колебаний не происходило. Вообще говоря, добиться этого не так просто, поскольку длина волны при высо ких ультразвуковых частотах мала, и, следовательно, 1=1/2 представляет очень малую величину. [c.88] На фиг. 46 изображены оправы с различными размерами демпфирующей поверхности. Эти системы служат для изменения ширины полосы пропускания механическим путем эта полоса пропускания частот расширяется с увеличением затухания. [c.89] Провод возбудителю Фиг. 46. Оправы, дающие различную степень демпфирования. [c.89] Вернуться к основной статье