2.2. Классификация преобразователей

Акустический излучатель - устройство, предназначенное для преобразования энергии того или иного вида в звук, энергию и излучения ее в упругую среду. По виду преобразования А. и. делят на электроакустические, гидромеханические, пневмоакуcтические, парогазоакустические, взрывные и ударные. В электроакустических излучателях в звуковую энергию преобразуется электрическая энергия, гидромеханических — энер­гия движущейся жидкости, в пневматических — энергия движуще­гося сжатого воздуха, в парогазоакустических — энергия захлопывания разогретого парогазового пузыря.

Основные характеристики А. и.: резонансная частота, излучаемая мощность, электроакустический КПД и полоса пропускания частот.

Акустический приемник — устрой­ство, обеспечивающее прием акустических колебаний и измерение их парамет­ров путем преобразования акустической энергии в какую-либо другую (электриче­скую, механическую, тепловую). Наи­большее распространение получили электроакустические приемники раз­личных типов. В зависимости от принципа действия и конструктивных особенностей А. п. могут быть при­емниками звукового давления, колеба­тельной скорости, ускорения, смеще­ния, интенсивности звука и радиаль­ного давления.

Для измерения звукового давле­ния, колебательной скорости, ускоре­ния и смещения используют те или иные разновидности электроаку­стических приемников; для измере­ния интенсивности звука — термические приемники, радиацион­ного давления — радиометры.

Основные характеристики А. п.: чувствительность к измеряемому па­раметру и пороговый, т. е. мини­мальный различаемый, сигнал.

Ультразвуковой пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) является важнейшим элементом, определяющим достоверность УЗ-контроля. Этот сложный электроакустический прибор должен обес­печивать формирование УЗ-пучка в самых разных по конфигурации контролируемых элементах.

По способам ввода УЗ-колебаний ПЭП подразделя­ют на контактные, щелевые, иммерсионные и бесконтакт­ные.

В контактных ПЭП толщина контактного слоя , в щелевых, а в иммерсионных, гдеС — скорость распространения УЗ-колебаний в кон­тактной жидкости; — длительность зондирующего импульса.

Контактные преобразователи нашли наибольшее при­менение в промышленности. Их основным недостатком является нестабильность акустического контакта в про­цессе сканирования преобразователя.

При контроле некоторых деталей и конструкций, ког­да не допускается нанесение контактной жидкости перед ПЭП (например, при обнаружении поверхностных тре­щин), используют щелевые (менисковые) преобразователи.

Иммерсионный ввод УЗ-колебаний чаще всего исполь­зуют при автоматизированном контроле изделий неболь­шого размера или изделий простой геометрической формы, например труб небольшого диаметра. Иногда пре­образователи с иммерсионной локальной ванной приме­няют при контроле по грубообработанным поверхностям.

Особую группу составляют бесконтактные ПЭП, кото­рые возбуждают упругие колебания в металле за счет взаимодействия переменного электрического и магнитно­го полей.

По направлению ввода упругих колебаний в исследуе­мый объект ПЭП бывают прямые, наклонные, комбини­рованные.

По конструктивному исполнению и способу подклю­чения к электронной части дефектоскопа пьезоэлектри­ческие преобразователи подразделяют на совмещенные, раздельно-совмещенные (PC), раздельные.

В совмещенных ПЭП пьезоэлемент выполняет роль излучателя и приемника УЗ-колебаний.

В PC-преобразователях функции излучателя и прием­ника разделены, а конструктивно они выполнены в одном корпусе.

В зависимости от формы рабочей поверхности или пьезоэлемента ПЭП могут быть плоскими или неплоскими. Среди неплоских широкое распространение получили фокусирующие ПЭП.

Тип ПЭП определяют сочетанием перечисленных выше признаков:

• контактные прямые совмещенные;

• иммерсионные прямые совмещенные;

• контактно-иммерсионные прямые;

• контактные прямые PC с акустической задержкой;

• контактные наклонные совмещенные с акустической задержкой;

• контактные наклонные PC с акустической задержкой.

Рис.2.6 Преобразователи:

а — прямой совмещенный контактный (/ — протектор; 2 — пьезопластина; 3 — демпфер; 4 — заливочная масса; 5 — корпус); б — прямой со­вмещенный с акустической задержкой (7 — твердая задержка; 2 — пьезопластина; 3 — демпфер); в — наклонный совмещенный с акустиче­ской задержкой (У —призма; 2 — пьезопластина; 3 — демпфер); г — наклонный раздельно-совмещенный с акустической задержкой (/ — призма; 2 — пьезопластина; 3 — демпфер).