3.) Чем определяется механическая добротность пьезопреобразователей?За счёт каких параметров можно реально повысить мощность акустического излучателя?

Д обротность преобразователя, граничащего с окружающей средой, зависит от соотношения удельных волновых сопротивлений материала преобразователя r_пс_п и окружающих его сред. Если преобразователь окружен средой с сопротивлением r₁с₁, то его добротность без учета внутренних потерь можно выразить:

Е сли с одной стороны преобразователя расположена cреда с удельным волновым сопротивлением r₁с₁, а с другой r₂с₂, то добротность равна

В частном случае, когда удельное сопротивление одной из сред равно нулю (практически граница с воздухом), добротность приобретает вид:

Видно, что добротность преобразователя, излучающего в одну сторону, вдвое выше, чем при двустороннем излучении.

Акустическая мощность излучателя, работающего в непрерывном режиме:

где r₀ - плотность среды; c₀ - скорость звука в среде; Q_п - механическая добротность преобразователя;

S - площадь излучающей поверхности преобразователя; U - амплитуда возбуждающего напряжения.

Для наиболее эффективной работы преобразователя необходимо обеспечить высокий электрический к.п.д. (т.е. передачу значительной доли электрической энергии от генератора преобразователю) и высокий акустический к.п.д. (т.е. передачу значительной доли энергии упругих колебаний преобразователя в среду).Акустический к.п.д. определяется соотношением:

где W_ак - энергия, введенная в тело; W_эл - энергия, потребляемая преобразователем.

Очевидно, что h_ак падает с увеличением отношения R_пот/R_из.

4.) Опишите структуру традиционного электроакустического тракта.

Процессы преобразования энергии УЗ-колебаний происходят в трех так называемых трактах УЗ-дефектоскопа: электроакустическом, электрическом и акустическом.

Электроакустический тракт — это участок схемы дефектоскопа, который состоит из пьезопреобразователей, переходных и контактных слоев, электрических колебательных контуров генератора на входе приемника. В электроакустическом тракте электрические колебания преобразуются в ультразвуковые и обратно, поэтому он определяет резонансную частоту УЗК, длительность зондирующего импульса и коэффициенты преобразования электрической энергии в акустическую.

Электрический тракт, определяющий амплитуду зондирующего импульса и коэффициент усиления, состоит из генератора и усилителя.

Акустическим трактом называют путь ультразвука от излучателя до отражателя в материале и от этого отражателя до приемника. Важная задача методики УЗ-контроля — расчет акустического тракта, т. е. оценка ослабления амплитуды эхо-сигнала в зависимости от акустических и геометрических параметров тракта.

5.) Опишите структуру прямого пьезопреобразователя и назначение отдельных элементов.

На поверхности пьезопластины 1 методом осаждения или напыления наносят серебряные или медные электропроводные покрытия, одно из которых с помощью проводника 7 подключается к электрическому разъему ПЭП, а другие - к металлическому корпусу 5. Толщина пьезопластины принимается равной половине длины волны в пьезоматериале на рабочей частоте ПЭП. В прямых ПЭП пьезопластина одной стороной приклеена к демпферу 6, а другой стороной - к протектору 2. Протектор служит для защиты пьезопластины от механических повреждений и должен обладать высокой износостойкостью. Демпфер в свою очередь служит для гашения свободных колеб-ий пьезопластины и получения коротких импульсов .