УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

Полезная модель относится к контрольно-измерительной аппаратуре, относящейся к неразрушающим методам контроля.
Пьезоэлектрические преобразователи, применяемые в ультразвуковой аппаратуре, должны отвечать определенным требованиям. Эти требования формулируются на основании перечня характеристик или параметров преобразователей с указанием их номинальных значений и допустимых отклонений. Устанавливаемый перечень параметров и их значений определяется назначением преобразователя с учетом особенностей схемы электронного блока прибора неразрушающего контроля, характеристик контролируемого объекта и методики контроля. Существует множество типов ультразвуковых пьезопреобразователей, которые различаются по типу волн, возбуждаемых в объекте контроля: продольных сдвиговых, поверхностных и других типов волн; по углу ввода колебаний в изделие, по способу осуществления акустического контакта - контактные, иммерсионные и другие типы преобразователей. Эти требования удовлетворяются за счет выбора конструктивных решений элементов преобразователя и электронной схемы дефектоскопа. Но для всех преобразователей необходимыми элементами, обеспечивающими его работоспособность совместно с ультразвуковым дефектоскопом, являются корпус, одна из сторон которого образована звукопроводящим элементом и пьезоэлемент с электродами, размещенный в корпусе, заполненном компаундом, причем электроды соединены с электрическим разъемом, выполненными в стенке корпуса (Ермолов И.Н. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля. - М.: Машиностроение, 1986, стр.99-100). Описанные выше элементы конструкции являются общими для всех типов преобразователей. В зависимости от конкретного типа преобразователя может быть различным звукопроводящий материал, который выполняет функцию передачи ультразвуковой энергии от пьезоэлемента к объекту ультразвукового контроля. Для так называемых прямых преобразователей звукопроводящим материалом является протектор, выполняемый обычно из твердой керамики. Для наклонных преобразователей звукопроводящей средой является призма, определяющая направление ввода ультразвуковой энергии.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к предлагаемому является ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь, который содержит корпус, одна из сторон которого образована звукопроводящим элементом и пьезоэлемент с электродами, размещенный в корпусе, заполненном компаундом, причем электроды соединены с электрическим разъемом, выполненным в стенке корпуса. В известном преобразователе одна из сторон корпуса образована гранью призмы. Пьезоэлемент одной из сторон приклеен к грани призмы, выполненной из звукопроводящего материала. Одна из сторон призмы находится снаружи корпуса и при эксплуатации преобразователя контактирует с объектом ультразвукового контроля. Конструктивная целостность преобразователя обеспечивается компаундом, который заполняет промежутки между корпусом и находящимися в нем элементами преобразователя, жестко соединяя их. Данный тип ультразвукового преобразователя называется наклонным преобразователем (Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении - Изд. «Свен» 2007, стр.166-170).
Конструкции известных преобразователей предполагают достаточно длительный процесс настройки дефектоскопа. При включении дефектоскопа опытному оператору требуется 15-20 минут для того, чтобы выставить различные параметры подключенного преобразователя. Конструкции дефектоскопов предполагают возможность сохранения в памяти стандартных настроек, но при выходе из строя преобразователя, настройку нужно проводить заново, так как на практике ультразвуковые преобразователи имеют несколько отличающиеся параметры, например, чувствительность, время задержки и др. (5-8 параметров). Оператору приходится измерять эти параметры с помощью эталонных образцов и записывать в настройку дефектоскопа. Преобразователи относятся к расходным материалам, при их изнашивании они не подлежат ремонту, их выбрасывают. При смене преобразователя весь процесс настройки проводится заново. При некоторых видах контроля срок службы преобразователя составляет 2-3 смены, следовательно, так же часто должна производится настройка дефектоскопа. Ситуация осложняется тем, что многие контрольно-измерительные работы проводятся в «полевых» условиях, в которых не всегда возможно проводить высокоточную настройку.
Технической задачей, решаемой полезной моделью, является создание преобразователя, который позволит упростить настройку дефектоскопа и сократить время его настройки при замене преобразователя.
Поставленная задача решается за счет того, что предлагаемый ультразвуковой преобразователь так же, как и известный, содержит корпус, одна из сторон которого образована звукопроводящим элементом, и пьезоэлемент с электродами, размещенный в корпусе, заполненном компаундом, причем электроды соединены с электрическим разъемом, установленным в стенке корпуса. Но, в отличие от известного, дополнительно в корпусе расположен блок памяти, электрически соединенный с электродами пьезоэлемента и с разъемами.
Достигаемый технический результат - упрощение и сокращение времени настройки дефектоскопа при замене преобразователя за счет того, что установка в корпусе преобразователя блока памяти позволяет хранить в нем все параметры преобразователя.
Совокупность признаков, сформулированная в пункте 2 формулы полезной модели, характеризует ультразвуковой преобразователь, в котором в качестве звукопроводящего элемента использован протектор.
Протектор выполняет функцию защиты пьезоэлемента от износа, обеспечивает ввод ультразвуковых колебаний в объект ультразвукового контроля под прямым углом к его поверхности, улучшает согласование пьезоэлемента с контролируемым изделием и стабилизирует акустическиий контакт при контроле контактным способом.
Совокупность признаков, сформулированная в пункте 3 формулы полезной модели, характеризует ультразвуковой преобразователь, в котором качестве звукопроводящего элемента использована призма.
Наличие призмы необходимо в наклонных преобразователях для излучения в объект ультразвукового контроля требуемого типа ультразвуковой волны под определенным углом.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, где
на фиг.1 схематично изображена конструкция ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя;
Рассмотрим конструкцию предлагаемого преобразователя на примере наклонного преобразователя.
Преобразователь содержит корпус 1, в котором расположен пьезоэлемент 2, электроды которого соединены с разъемом 3, установленным в стенке корпуса. В корпусе размещен блок памяти 4, который электрически соединен с разъемами 3 и 5. Пьезоэлемент 2 установлен на призме 6, одна сторона которой выходит из корпуса 1 и образует рабочую поверхность 7 преобразователя. Все перечисленные элементы соединены компаундом 8 в неразъемный блок.
Предприятие - изготовитель преобразователей измеряет фактические значения параметров преобразователя и записывает в блок памяти. Например, выпускаются преобразователи с номинальным углом 60°, допустимые отклонения от номинала - от 58° до 62°. На предприятии измеряется конкретное значение угла, которое соответствует, допустим, 61°, и это значение записывается в блок памяти. Конечному пользователю в этом случае, не нужно проводить достаточно долгий процесс настройки дефектоскопа под данный преобразователь. Достаточно подключить преобразователь к электронному блоку ультразвукового дефектоскопа через разъем 3, а затем соединить разъем 5 к которому подсоединен блок памяти 4 с соответствующим разъемом дефектоскопа. В течение нескольких секунд происходит считывание параметров преобразователя с блока памяти 4 и автоматическая настройка дефектоскопа. После этого преобразователь может быть отключен от настроечного входа и дальше продолжает работать как обычный преобразователь без блока памяти.
Таким образом, видно, что время настройки дефектоскопа значительно уменьшилось и упростилось. Кроме того, наличие блока памяти в преобразователе позволяет уменьшить требования к профессиональным навыкам оператора.