14. Особенности и характеристики фокусирующих преобразователей.

Активные концентраторы - изогнутые пьезоэлементы, представляющие собой часть сферы или цилиндра; фокусное расстояние F таких концентраторов равно их радиусу R кривизны;

Рефракторы - линзы, преобразующие плоскую волну в сходящуюся

Ф окусное расстояние такой плосковогнутой линзы связано с ее радиусом R кривизны соотношением

Рефлекторы - отражатели, преобразующие плоскую волну в сходящуюся; в НК применяют рефлекторы в виде криволинейных зеркал, в которых формирование сходящегося фронта осуществляется одновременно с поворотом пучка

Дефлекторы - зональные пластинки, состоящие из чередующихся акустически прозрачных и непрозрачных колец; чаще всего пластину делят на кольца, соответствующие зонам Френеля.

В акустическом контроле наиболее часто применяется сферический преобразователь с малым углом раскрытия (до 30°). Остальные фокусирующие системы могут быть сведены к данной схеме

Необходимо отметить, что в отличие от оптических систем, в акустических величины x_б и F соизмеримы. В связи с этим происходит смещение максимума функции акустического фокуса от геометрического фокуса в сторону преобразователя.

О тношение максимальных амплитуд полей фокусирующего и не фокусирующего преобразователей определяет коэффициент усиления K_F фокусирующей системы

В случае, когда F>>x_б, K_F=1, т.е. реализация фокусировки в дальней зоне преобразователя не дает выигрыша в усилении. Установлено, что выигрыш в чувствительности достигается до F=5x_б.

Радиус фокального пятна определяют из выражения

15. Широкополосные преобразователи (конструктивные особенности, характеристики, способы расширения полосы пропускания частот).

Д остижение максимальной ширины полосы пропускания частот, определяемой амплитудно-частотной характеристикой (АЧХ), т.е. зависимостью модуля коэффициента преобразования от частоты.

Частоту f, при которой имеет максимум в области рабочих частот, называют частотой максимума преобразования f_mn. Частотный диапазон в рабочей области частот с неравномерностью АЧХ не более -6 дБ называют полосой пропускания Df_mn. Верхнюю и нижнюю границы полосы пропускания обозначают соответственно f_в, f_н (Df_mn= f_в-f_н).

В настоящее время существуют три основные группы методов создания широкополосных преобразователей:

- Методы, в которых полоса пропускания при использовании обычных полуволновых пьезоэлементов расширяется за счет их механического или электрического демпфирования, оптимального акустического согласования со средой, в которую они излучают, применения корректирующих R, L, C - цепей, использования многослойных преобразователей с активными и пассивными слоями;

- методы, основанные на применении специальных электронных схем возбуждения полуволновых пьезоэлементов и схем включения их в режиме приема для компенсации свободных колебаний пьезоэлементов, компенсации реактивной составляющей их входного сопротивления;

- методы, основанные на применении пьезоэлементов специальной формы, специальных составов пьезокерамики, использовании нерезонансно возбуждаемых пьезопреобразователей и др.