Преобразователь с акустической задержкой

Применение формул имеет ряд офаничений. Формулы приведены для прямого совмещенного преобразователя. В случае преобразователей с акустическими задержками вводят мнимые излучатель и приемник, как показано при расчете акустического поля преобразователя. [c.233]

Шумы преобразователя появляются в связи с многократным отражением ультразвука в пьезоэлементе, протекторе, слое контактной жидкости и затягивают действие зондирующего импульса. По мере удаления от зондирующего импульса эти помехи исчезают. При иммерсионном способе контроля или контроле преобразователем с акустической задержкой помехи, следующие после зондирующего импульса, не мешают контролю, так как в это время УЗ-импульс распространяется не в контролируемом изделии. Однако в этом случае выявлению дефектов вблизи поверхности изделия мешает интенсивный сигнал, отраженный от этой поверхности. Наименьшим уровнем помех обладают преобразователи раздельного типа. [c.150]

Рис. 1.36. Схема расчета поля преобразователя с акустической задержкой (призмой)

Вопросы дифракции плоской акустической волны на некоторых отражателях рассмотрены в 1.4. Здесь будет показано, как использовать результаты дифракционной теории для расчета акустического тракта, т. е. как учесть особенности полей излучения и приема преобразователя. Кроме того, в этом разделе изложены приближенные и (более простые) способы расчета отражения, пригодные, когда размеры отражателя больше длины волны энергетическое приближение, основанное на представлениях лучевой акустики, и метод Кирхгофа. Согласно последнему каждую точку освещенной поверхности плоского отражателя рассматривают как вторичный излучатель волн, а поле отраженной волны вне отражателя считают равным нулю. В приводимом далее выводе формул акустического тракта пе учтено затухание ультразвука. Чтобы учесть этот эффект, следует ввести во все формулы для контактных прямых преобразователей множитель e-2 где г — расстояние от преобразователя до отражателя, а для преобразователей с акустической задержкой — множитель , в котором Га и г в — средние пути ультразвука в задержке и изделии, а 6а и Ьв — затухание ультразвука в этих средах. [c.108]

При контроле по совмещенной схеме контактным способом после зондирующего импульса наблюдают отражения ультразвуковых импульсов (иногда многократные) в пьезоэлементе, протекторе, демпфере, призме. Это помехи преобразователя (см. рис. 2.3). По мере удаления во времени от зондирующего импульса эти помехи уменьшаются и исчезают. При контроле преобразователем с акустической задержкой (иммерсионной жидкостью, призмой) помехи, непосредственно следующие после зондирующего импульса, не мешают контролю, так как в это время ультразвуковой импульс распространяется не в ОК. Однако в этом случае выявлению дефектов вблизи поверхности мешает интенсивный импульс, отраженный от этой поверхности (начальный импульс) и сопровождающие его многократные отражения в элементах преобразователя. Такой импульс наблюдают даже при наклонном падении пучка на контактную поверхность, поскольку падающая волна является не безграничной плоской волной, а пучком лучей, имеющим боковые лепестки, в том числе перпендикулярные поверхности. [c.126]

Преобразователь с акустической задержкой [c.86]

Функции 1 и /2 могут быть записаны не только для прямых контактных преобразователей, но также для фокусирующих преобразователей и преобразователей с акустической задержкой в соответствии с результатами нп. 7,4 и 7.6. Например, для преобразователя с призма- [c.135]

Шумы преобразователя возникают в связи с многократным отражением ультразвука в пьезоэлементе, протекторе, слое контактной жидкости и затягивают действие зондирующего импульса. По мере удаления от зондирующего импульса эти помехи исчезают. Способы борьбы с этими помехами рассмотрены в п. 8.9. При иммерсионном способе контроля или контроле преобразователем с акустической задержкой помехи, непосредственно следующие после зондирующего импульса, не мешают контролю, так как в это время ультразвуковой [c.148]

Если преобразователь делается с акустической задержкой, то значение последней должно быть не меньше времени задержки сигналов, чтобы исключить помехи отражения от поверхности объекта контроля. [c.269]

Мертвую зону можно частично уменьшить, использовав искатели с акустической задержкой. Акустическая задержка приходится как раз на мертвую зону, что позволяет повысить чувствительность к выявлению дефектов, близко расположенных к поверхности контролируемого изделия. Указанный прием, однако, не позволяет полностью исключить мертвую зону дефектоскопа. Практически мертвая зона при контроле наклонным искателем определяется на эталоне № 2 (см. ниже) по минимальной глубине залегания бокового цилиндрического отражателя диаметром 2 мм и длиной не менее ширины преобразователя. [c.149]

В нормальном совмещенном искателе с акустической задержкой в качестве линии акустической задержки используют плоскопараллельный слой жидкости или твердого тела (рис. 67, б). Причем толщину слоя выбирают такой, чтобы время распространения УЗК в нем было значительно больше длительности ультразвукового импульса. В случае жидкостной линии задержки метод контроля называют иммерсионным (рис. 67, в). Искатели, имеющие искусственно поддерживаемый зазор между преобразователем и поверхностью изделия, в который при контроле подается контактная жидкость, называют щелевыми искателями. Величина зазора при этом составляет —1—3 мм. Щелевой способ акустической связи обеспечивает лучшую стабильность контроля по сравнению с контактным методом, но несколько хуже, чем иммерсионным методом. [c.150]

Достижение максимальной стабильности акустического контроля преобразователя с объектом контроля. Это условие особенно существенно при контроле контактным или щелевым способами, преобразователем нормального типа (см. рис. 18). Оно состоит в том, чтобы К испытывала минимальные изменения при вариации толщины контактной жидкости. Стабильность акустического контакта для преобразователей, имеющих акустическую задержку (призму или иммерсионную жидкость), зависит лишь от прохождения акустической [c.47]

Если известна максимальная акустическая чувствительность дефектоскопа, задачу достижения максимальной предельной чувствительности, т. е. выявления плоскодонного отверстия с минимальной площадью 5в, при контроле мелкозернистого материала решают на основе анализа формул акустического тракта. Например, для преобразователя без акустической задержки подставим формулу (9.4) в условие (11.3) [c.164]

Система с механическим сканированием. Структурная схема такого интроскопа может не отличаться от приведенной на рис. 78. Существенно отличается лишь конструкция сканирующего устройства (рис. 80). В отличие от системы с ручным сканированием, здесь положения преобразователя жестко заданы. Однако при различии скоростей распространения в объекте контроля и среде акустической задержки (вода) приходится учитывать соответствующее преломление луча. [c.269]

Слои, соизмеримые по толщине с длиной волны, будем называть тонкими, а удовлетворяющие условию (1.57) — толстыми слоями, или протяженными средами. Если протяженная среда расположена между преобразователем и изделием (иммерсионная жидкость, твердый материал), будем называть ее акустической задержкой. [c.59]

В раздельно-совмещенных прямых ПЭП призмы выбираются с углом 5—10° и служат акустическими задержками, что позволяет минимизировать мертвую зону. Для объективного контроля качества необходимо, чтобы средствами неразрушающего контроля обеспечивались единство и воспроизводимость его результатов. Поэтому основные характеристики преобразователя нормируются. [c.113]

Получила применение фокусировка с помощью криволинейной пластины (активного концентратора) и линзы (рис. 1.37). Между искривленной поверхностью такого преобразователя и плоской поверхностью ОК вводят акустическую задержку, которая также играет роль линзы. Для обеспечения эффективной фокусировки пути акустических волн в линзе или задержке должны быть значитель- [c.86]

На практике иногда приходится вести контроль по вогнутой цилиндрической поверхности, например при проверке роторов изнутри канала. При этом необходимо введение акустической задержки, так как иначе средняя, наиболее эффективно работающая часть преобразователя не будет контактировать с поверхностью изделия. В данном случае поверхность изделия будет играть роль собирающей линзы. Расчет акустического тракта можно также выполнять по формуле (9.27), вводя знак минус перед R в знаменателе. [c.138]

Полное изображение типа С образуется при перемещении преобразователя в направлении, перпендикулярном к направлению электронного сканирования. При этом сигналы коорди-, нат строки вырабатываются датчиками координат, как в системе с ручным (механическим) сканированием. Более простое решение этой задачи может быть получено с применением двумерного электронного сканирования. Пьезоэлементы двумерной матрицы (например, с числом элементов 8X8) возбуждаются с задержками, обеспечивающими сложение амплитуд акустических импульсов лишь на определенных направлениях в объекте контроля. Аналогично в тракте приема принятые пьезоэлементами сигналы предварительно задерживаются так, что суммирование амплитуд соответствует направлению излучения. [c.271]

Акустическая линия задержки. Линия этого вида состоит из проводника звука, снабженного цепями для преобразования сигнала в звуковой импульс и этого импульса вновь в электрический сигнал. Проводником звука большей частью является ртуть, заключенная в узкий сосуд, а преобразователями электрического сигнала в звуковой и обратно звукового в электрический — кварцевые пластинки, расположенные с обоих концов сосуда со ртутью. [c.75]

В современных электронных устройствах при работе с сигналами высокой частоты в ряде случаев используются устройства, создающие запаздывание сигнала на определенный интервал времени. Длинная электрическая линия или волновод для этой цели мало пригодны, так как из-за большой скорости распространения электромагнитных волн потребовались бы очень громоздкие конструкции даже для относительно малых времен задержки. Скорость распространения акустических волн в твердых телах составляет всего несколько тысяч метров в секунду и это позволяет использовать в электронных схемах акустические линии задержки в соединении с электроакустическими преобразователями. [c.184]

На рис. 6 схематично показан антенный преобразователь, выполненный в виде двухмерной матрицы элементарных точечных преобразователей, расположенных с шагом А1 (в первом приближении много меньшим длины волны) на поверхности объекта в пределах апертуры S. Каждый из элементарных преобразователей может как излучать, так и принимать ультразвуковые колебания. Несфокусированный совмещенный антенный преобразователь эквивалентен параллельному включению всех этих элементов, а для обеспечения фокусировки в произвольную точку F следует обеспечить возможность независимой фазировки каждого из элементов. Под фазировкой понимается создание для каждого элемента такой задержки (в электрическом или акустическом тракте) при излучении и приеме сигнала, чтобы возбуждаемые одним электрическим импульсом акустические сигналы от всех элементов одновременно приходили в точку F, а отраженные от нее сигналы после приема всеми преобразователями суммировались бы синфазно. [c.638]

В кювете с водой I размещался низкочастотный пьезокерамический излучатель 2 и высокочастотный излучатель 3 (пластинка кварца Х-среза). Излучатель 2 возбуждается или с помощью низкочастотного генератора синусоидальных сигналов 5 или с помощью мощного генератора шума. Излучатель < возбуждался генератором синусоидальных сигналов 7. Все измерения проводились в импульсном режиме. Модулятор 6 с регулируемой временной задержкой обеспечивал задержку высокочастотного импульса на время, необходимое для прохождения низкочастотным акустическим сигналом от преобразователя 2 до преобразователя 3. [c.92]

Во многих странах разрабатываются акустические усилители высокочастотных сигналов. Американские ученые, в частности, предполагают использовать их в качестве усилителей промежуточной и высокой частоты, усилителей с ограничением амплитуды сигнала, а также линий задержки сверхвысокочастотных сигналов без потерь. Действие таких усилителей основано на пьезоэлектрическом преобразовании электромагнитных колебаний в ультразвуковые, усилении ультразвуковых колебаний и на преобразовании усиленных ультразвуковых колебаний в электромагнитные. В качестве преобразователей используются пластины кварца. Зарубежные специалисты считают возможным применять для этой цели соединения из элементов 1П и V групп Периодической системы элементов Менделеева (фосфид галлия, арсенид индия, фосфид бора). [c.138]

Минимальная глубина прозвучивания или мертвая зона — минимальное расстояние от поверхности ввода до дефекта, надежно выявленного при контроле. Упрощенно представляют, что мертвая зона при контроле по совмещенной схеме ограничивается длительностью Тз зондирующего импульса (или при контроле с акустической задержкой — начального импульса) и длительностью тр ре-верберационных шумов преобразователя Гпип О.б с(тз + Тр). На рис. 2.26 штриховой линией показано изменение амплитуды ревер-берационных шумов во времени (пропорциональному расстоянию). Видно, что в зависимости от амплитуды полезного сигнала И мертвая зона Гтт изменяется. [c.141]

Рассмотрим работу преобразователя на простом примере включения пьезопластины в электрический контур генератора (рис. 1.38, й). Считая пластину бесконечно протяженной в направлении, перпендикулярном х, тем самым не будем учитывать ее колебаний в поперечном направлении (одномерное приближение). Поверхности пластины нагружены средами с входными акустическими импедансами в направлении объекта контроля и Zft в противоположном направлении (там располагают демпфер). Здесь под входным импедансом понимается выражение, учитывающее активное и реактивное сопротивления границы колебаниям пьезопластины по толщине. Формулы для входного импеданса приведены в подразд. 1.4. Они учитывают наличие промежуточных слоев между пластиной и протяженной средой, удовлетворяющей условию (1.57). Такой средой являются расположенный с одной стороны пьезопластины демпфер, а с другой — изделие или акустическая задержка. [c.63]

В НПО ЦНИИТМАШ [84] разработаны наклонные преобразователи типа ПНЦ (рис. 3.6), в которых помехоустойчивость и разрешающая способность повышены благодаря выбору оптимальной геометрии акустической задержки (призмы), уменьшению длительности зондирующего импульса, улучшению акустического согласования пьезопластины с призмой и демпфером, обладающим высоким коэффициентом затухания Призма изготовлена из оргстекла. Для обеспечения наилучшей РШХ преобразователей с углами ввода 38. .. 65 предпочтительна призма трапе- [c.149]

Продольными волнами контролируют в основном изделия правильной геометрической формы — листы, поковки, обечайки сосудов и трубы. Продольными волнами уверенно обнаруживают плоскостные дефекты, ориентированные параллельно поверхности изделия, — расслоения проката, раскатанные газовые пузыри, отслоения покрытий от основного металла, непровары и непро-клеи плоских протяженных и достаточно толстотенных деталей. Благодаря меньшему по сравнению с поперечными волнами затуханию и большей длине волны, продольные волны успешно используют при контроле крупнозернистых материалов, в том числе наплавленного металла сварных соединений аустенитного класса. Малое затухание, отсутствие потерь в акустической задержке обусловливают максимальную глубину прозвучивания. Поэтому особо крупные изделия толщиной 1 м и более контролируют нормальными совмещенными преобразователями. Наибольшая по сравнению с волнами других типов скорость ограничивает возможности контроля тонкостенных изделий прямыми преобразователями. Минимальная толщина контролируемого изделия, определяемая акустической мертвой зоной и расположением донных сигналов на временной развертке ЭЛТ, составляет для отечественных серийных дефектоскопов и преобразователей около 20 мм. Изделия меньшей толщины успешно контролируются РС-преобра-зователями продольных волн благодаря принципиальному отсутствию мертвой зоны при разделении излучателя и приемника. Так, серийными РС-преобразователями на частоте 5 МГц можно выявлять расслоения в листах толщиной от 5 мм. [c.212]

Относительные погрешности и Ац,, связанные с изменением времени распространения ультразвука в призме преобразр-вателя (в двух направлениях) на значение 2 Ai , равны между собой, обратно пропорциональны глубине расположения отражающей поверхности и возрастают с уменьшением угла ввода колебаний (рис. 5.22). В связи с этим при контроле изделий малой толщины необходимо уделять особое внимание измерению акустической задержки /д каждого преобразователя. [c.236]

Визуализация приходящих сигналов с помощью широкополосных систем позволяет определить параметры акустической связи преобразователя с образцом. Эрос и Рейтц [143] провели сравнение нескольких последовательных импульсов, появляющихся в течение первых нескольких периодов, и измерили время задержки между соответствующими максимумами соседних импульсов. Однако на очень высоких частотах прямая визуализация приходящих импульсов невозможна. Определение момента времени, когда происходит отражение от границы между преобразователем и образцом, связано с серьезными трудностями даже при применении систем с высоким разрешением. [c.373]

Преобразователи с обедненным и диффузионным слоями, а также с эпитакснальн1.тм слоем (см. т. I, Б) позволили продвинуться в область высоких частот и получить широкую полосу пропускания. Полученный эффект акустического усиления при помещении пьезоэлектрических полупроводников в электрическое поле, обеспечивающее скорость дрейфа электронов, превышающую скорость звука (это новое направление акустики описано Мак-Фи и Хатсоном в одном из послодукнцих томов этой серии), позволяет надеяться на возможность создания очень высокочастотных линий задержки с малыми потерями. Если такие устройства будут осуществлены, область применимости кварцевых линий задержки значительно увеличится. [c.584]

Простой способ расчета акустического поля преобразователя с задержкой основан на введении мнимой пьезопластины, которой заменяют действительную. Принцип замены состоит в том, что для каждого элементарного источника действительного излучателя А (рис. 1.36, а) строят расходящийся пучок лучей с учетом преломления на границе призма — ОК. Преломленные лучи продолжают за пределы границы преломления, определяя точку наибольшей [c.84]

РС-преобразователь состоит из объединенных конструктивно излучающего и прием-ного преобразователей, обычно расположенных на призматических акустических задержках. Такие преобразователи отличаются минимальным уровнем собственных шумов, очень малой мертвой зоной, повышенной чувствительностью при высоком уровне структурных помех. С их помощью можно добиться выравнивания чувствительности к дефектам, расположенным ла разной глубине. Акустическое по- [c.89]

Эффекты фокусировки и расфокусировки могут возникать при вводе ультразвука в изделие с искривленной поверхностью. На рис. 43 показан часто встречающийся случай контроля изделия с криволинейной выпуклой поверхностью через акустическую задержку. Если расстояние от преобразователя до изделия ха меньите ближней зоны, падающую волну можно считать плоской, а если Ха>л 6а ( 6а берут в материале задержки), то падающую волну можно считать сферической. Фокальное расстояние Р для такой поверхности определя- [c.94]

Преобразователь содержит многоэлементный (в рассматриваемом варианте 64 элемента) пьезопреобразователь, соединенный с блоком импульсных генераторов и приемных устройств (Г и ПУ) многоканальным (64 канала) кабелем. Запуском генераторов управляет синхронизатор (Синхр.) через формирователь запуска (ФЗ) и коммутатор. Одновременно включаются поочередно семь, затем восемь импульсных генераторов, которые возбуждают соответственно группу из семи, а потом из восьми пьезоэлементов. Затем коммутатор подключает следующую группу из семи (восьми) генераторов (и пьезоэлементов), смещенную на один элемент относительно предыдущей группы. Всего таких групп по семь-восемь элементов из 64 оказывается 114, и соответственно формируется 114 акустических строк в контролируемом пространстве объекта. С целью повышения поперечного пространственного разрешения в формирователе запуска предусмотрена задержка импульсов запуска генераторов, обеспечивающая фокусировку результирующего акустического поля в требуемой зоне. [c.270]

В настоящее время наиболее интенсивные работы проводятся на монокристаллах СбЗ. Вызвано это, с одной стороны, высокими пьезоэлектрическими свойствами данного кристалла по сравнению со всеми прочими кристаллами группы А В ( 33 = 10,32 X X 10" ( 55 = 5,18 10" ) [74], а с другой стороны, возможностью использовать кристаллы С(35 для усиления ультразвуковых волн [75] и построения как активных линий задержки, так и усилителей радиочастотного сигнала с двойным преобразованием. Поэтому использование в этих системах и преобразователей, и звукопро-вода из сульфида кадмия упрощает задачу их акустического согласования, что позволяет построить систему более широкополосную с меньшим отношением сигнала к шуму, который вызывается нежелательными отражениями ультразвуковых волн от торцевых граней звукопровода. Кроме того, использование преобразователей такого типа в интегральных схемах позволяет значительно упростить конструкцию указанных устройств. [c.326]

Акустоэлектроника — относительно новая область физической акустики и электроники. Она объединя как фундаментальные вопросы акустики твердого тела, так лх многочисленные приложения, главным образом к системам. работки сигналов и физике твердого тела. Как самостоятельное направление акустоэлектроника оформилась к концу 60-х годов, хотя отдельные работы, посвященные различным аспектам применения акустических волн (главным образом объемных) в электронике, в частности в линиях задержки и электромеханических фильтрах, появлялись и раньше [1—3]. В этих традиционных приложениях использовались, однако, лишь два свойства акустических волн - малая скорость, составляющая лишь / 10 от скорости электромагнитных волн, и относительно низкое затухание на длину волны. Лишь с появлением эффективных методов возбуждения высокочастотных (от 10 М1Гк до 3 ГГц) поверхностных акустических волн (ПАВ), в особенности с изобретением встречно-штыревого преобразователя, позволяющего эффективно возбуждать и принимать ПАВ в пьезоэлектрических кристаллах, стало возможным говорить об акустоэлектронике в том широком смысле, в котором она понимается сейчас. Последнее обусловлено следующими особенностями устройств на ПАВ. Во-первых, это те же малая скорость и затухание поверхностных волн во-вторых, интегральность исполнения большинства устройств на ПАВ, позволяющая использовать для их изготовления готовую технологию, разработанную ранее для интегральных микросхем в третьих, доступность тракта ПАВ, энергия которых сосредоточена вблизи поверхности, и связанная с этим возможность эффективного управления характеристиками этих волн с помощью всевозможных электрических и механических внешних воздействий. Наконец, многие а кустоэлектронные устройства обладают поистине уникальными свойствами. Если еще учесть их хорошую воспроизводимость, высокую надежность, то всеобщий интерес к акустоэлектронике станет вполне понятным. Литература по акустоэлектронике весьма обширна. Ей посвящено свыше пяти тысяч оригинальных статей, множество обзоров (см., например, [4—81), несколько монографий [9—14] и специальных выпусков журналов [151, [16]. Мы, разумеется, не будем пытаться осветить все [c.305]

Для этого используют потенциометрический датчик, механически связанный с преобразователем, компенсационные токосъемники индуктивного типа и другие устройства. Уменьшение влияния акустических помех на результаты контроля осуществляется путем перемещения стробирующего импульса синхронно с возвратно-поступательным движением преобразователя, что обеспечивает временную селекцию эхо-сигналов только из заданной зоны, равной ширине сварного соединения. В качестве датчика положения преобразователя можно использовать линии задержки различного типа. [c.216]

Фазированной решетой (ФР) называют преобразователь в виде элементов, расположенных на определенном расстоянии друг от друга, возбуждающие электрические импульсы на которые подают со сдвигом фазы (времени). Аналогичные электрические временные задержки для каждого элемента вводят в приемный тракт. Изменяя сдвиг фазы, управляют акустическим полем преобразователя. Иногда также изменяют амплитуды сигналов, подаваемых и снимаемых с различных элементов. ФР применяют для изменения угла ввода, регулировки ширины диаграммы направленности, подавления боковых лепестков, фокусировки. [c.89]

В результате во все формулы для поля преобразователя в случае наличия плоскопараллельной задержки вносят следующие изменения. Вводят коэффициент прозрачности по амплитуде давления /), характеризующий ослабление акустических волн на границе задержки с объектом контроля. В случае прохождения ультразвука через границу в прямом и обратном направлениях (при излучении и приеме) уменьшение амплитуды сигнала определяется коэффициентом прозрачности по потоку энергии В Акустическое поле в объекте контроля рассматривают как поле мнимого преобразователя, в результате чего ко всем значениям пути ультразвука в изделии Хв добавляют величину Х = пха- Если при вычислении акустического поля учитывают затухание волн, то множитель, учитывающий его, имеет вид ехр (—Ьа а— —бвХв)у где 6а и бв — коэффициенты затухания звука в объекте контроля и в задержке. Таким образом, при вычислении затухания учитывают расстояние до действительного, а не до мнимого преобразователя. [c.87]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...