2.13. Пьезоэлектрические преобразователи (пэп) к дефектоскопам.

Прямой контактный преобразователь предназначен для излучения продольных волн, направленных нормально (т.е. под прямым углом) к поверхности объекта контроля (ОК). В нем пьезопластина 1 приклеена к демпферу 2 и защищена протектором 3 (рис.2.20,а).

При контроле иммерсионным методом применяют преобразователи, подобные прямым, но отличающиеся некоторыми конструктивными особенностями. Их называют иммерсионными.

Наклонный преобразователь предназначен для излучения волн наклонно к поверхности ОК. В нем пьезопластина приклеена к призме 4 (рис.2.20,б). Чаще всего он излучает поперечные волны. Для этого угол призмы делают между первым и вторым критическими углами, но иногда это продольные волны (если угол призмы меньше первого критического). Возбуждаемые одновременно поперечные волны в этом случае являются мешающими. Наклонными преобразователями с соответствующими углами призм возбуждают также поверхностные волны, волны в пластинах и стержнях.

Раздельно-совмещенный (РС) преобразователь, состоящий из излучателя и приемника. На рисунке 2.20,в) показан прямой РС преобразователь, в нем обычно применяют призмы с малыми углами, так что излучаются и принимаются продольные волны. Однако существуют также наклонные РС преобразователи, например, головные волны возбуждают и принимают наклонными РС преобразователями с углами призм, равными первому критическому. Применяют также наклонные РС преобразователи для поперечных и поверхностных волн. Наклонные РС преобразователи располагают либо один за другим (схема тандем), либо рядом (схема дуэт), как показано на рис. 2.22. Основное преимущество РС преобразователей – низкий уровень помех, особенно помех самого преобразователя. Их п

Рис. 2.22. Наклонные РС преобразователи типов тандем (а) и дуэт (б).

рименяют для контроля тонких изделий, когда необходима маленькая мертвая зона.

О пределим некоторые понятия. Акустической осью совмещенного прямого преобразователя называют геометрическую ось пьезопластины АО (см. рис. 2.20,а). Для наклонного преобразователя так же называют продолжением геометрической оси в призме О"О в изделии О'В после ее преломления на границе призма - ОК (рис.2.20,б).

Точка выхода О – точка пересечения геометрической оси О"О с контактной (контактирующей с ОК) поверхностью преобразователя. При малой толщине слоя контактной жидкости она практически совпадает с точкой ввода О', где акустическая ось в изделии О'В пересекается с поверхностью ОК (поверхностью ввода).

Угол ввода  - угол между акустической осью и перпендикуляром к поверхности ввода. Угол  между перпендикуляром и геометрической осью в призме называют углом призмы.

Фокусом РС преобразователя С (рис. 2.20,в) называют точку пересечения акустических осей излучателя и приемника в ОК. Немного выше ее находится максимум чувствительности.

Основные конструктивные элементы преобразователя показаны на рис. 2.23. К ним относятся:

Пьезоэлемент или пьезопластина 1 – основной чувствительный элемент преобразователя.

Демпфер 2, к которому приклеивается не излучающая в ОК сторона пьезопластины. Он способствует гашению (демпфированию) колебаний для получения короткого импульса (при этом увеличивается широкополостность преобразователя). Он также повышает механическую прочность тонкой и хрупкой пьезопластины. Материал и форма демпфера подбираются такими, чтобы не возникали ложные сигналы от его поверхности, противоположной пьезопластине.

Протектор 3, предохраняющий пьезопластину от повреждений и износа. При соответствующем выборе материала и толщине он способствует передаче колебаний в среду (особенно при иммерсионном способе контакта) и стабилизации акустического контакта (при контактном способе).

Преломляющая призма 8 обеспечивает требуемый угол наклона. Ее конструируют так, чтобы не возникали сигналы помех в результате отражений волн от поверхностей. Например, помеха может появиться в результате отражения излученной пьезоэлементом продольной волны от угла D призмы (рис. 2.20,б), если сделать малой стрелу преобразователя – расстояние от точки выхода О до D. Если сделать малым путь в призме О"О, то помеха возникает от продольных и поперечных волн, отраженных от контактной поверхности призмы и попадающих на пьезопластину.

Кроме перечисленных основных элементов конструкции в преобразователе имеются проводники 5 (рис. 2.23), соединяющие электроды на плоскостях пьезопластины с корпусом преобразователя 6 и с внутренним проводником кабеля 7; электроакустический экран 9 (в РС преобразователе), разделяющий излучатель и приемник.

УЗ- преобразователи. маркировка.

Расшифровка условного обозначения преобразователей П111, П112, П121:

П – преобразователь;

Цифры: 1 – контактный;

1 – прямой или 2 – наклонный;

1 – совмещенный или 2 – раздельно-совмещенный.

Цифры – номинальная частота МГц.

Для П111, П112:

К - керамическая защита.

Цифры: диаметр и размеры пьезоэлемента.

Цифры: 002 – порядковый № преобразователя.

Для П121:

Цифры: угол ввода.

Цифры: порядковый № модели.

Рис. 2.23. Конструкции основных типов преобразователей:

а – прямой, б – наклонный, в - раздельно-совмещенный.