Акустичний датчик контролю фізико-механічних властивостей матеріалів

Реферат: Акустичний датчик контролю фізико-механічних властивостей матеріалів, що містить п’єзоелемент, демпфер, призму хвилеводу, контактний пристрій, корпус випромінювача, причому хвилевод виконаний у вигляді рівнобедреної піраміди і розташований по відношенню до контрольованого виробу так, щоб кут між висотою хвилеводу, співпадаючою з віссю ультразвукового променя і нормаллю до поверхні виробу дорівнює першому критичному куту для межі розділу матеріалу хвилеводу і виробу, а датчик додатково забезпечений противагою, центр тяжіння якої розташований зовні піраміди хвилеводу для дотримання постійності кута введення ультразвукових коливань підчас контролю. UA 122797 U (12) UA 122797 U UA 122797 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Пропонована корисна модель належить до галузі матеріалознавства, а саме до контролю фізико-механічних властивостей матеріалів методом неруйнуючих випробувань. Принцип роботи існуючих систем акустичного контролю фізико-механічних властивостей матеріалів полягає в вимірі часу проходження поперечної хвилі і аналізі отриманої інформації, заснованої на кореляційних зв'язках з певними параметрами. Існуюча конструкція акустичного датчика збудження зсувних хвиль складається з п'єзоелемента, призми, корпусу випромінювача, ізоляційного кільця, демпфера, контактного пристрою, ізоляційної втулки, затискної гайки. На точність визначення механічних властивостей металів впливає не тільки величина механічних властивостей, викликаних технологічними процесами впливу на матеріал, але і похибка акустичних вимірювань, в наслідок високої площі акустичного контакту. Головний недолік використання датчиків з великою площею акустичного контакту полягає в у тому що, розміри виробів можуть коливатися в межах допусків і тому для різних виробів ділянка зони контакту, в якій найбільш ефективно утворюється зсувна поперечна хвиля, може перебувати в різних точках виробів. Внаслідок цього шлях, проходу акустичним імпульсом по поверхні виробу, також може змінюватися в межах розміру зони контакту, тобто в межах близько 10 мм. Пов'язаний з цим відносний розкид часу проходження імпульсу становить близько 4 %, що більше ефекту, викликаного зміною його властивостей в процесі експлуатації. Найближчим аналогом запропонованого винаходу є [Неразрушающий контроль металлов и изделий. Справочник под ред. Г.С.Самойловича. М.: Машиностроение.-1976. - с. 292, 327] пристрій, який містить п'єзоелемент, демпфер, призму хвилеводу, контактний пристрій, корпус випромінювача. Однак цим пристроєм неможливо підвищити точність визначення механічних властивостей випробовуваних виробів. Задачею корисної моделі є створити акустичний датчик контролю фізико-механічних властивостей матеріалів в якому за рахунок конструктивних особливостей можливо було б підвищити точність визначення механічних властивостей випробовуваних виробів. Це досягається тим, що в акустичному датчику контролю фізико-механічних властивостей матеріалів, що містить п'єзоелемент, демпфер, призму хвилеводу, контактний пристрій, корпус випромінювача, хвилевод, виконаний у вигляді рівнобедреної піраміди і розташований по відношенню до контрольованого матеріалу так щоб і кут між висотою хвилеводу, співпадаючою з віссю ультразвукового променя і нормаллю до поверхні виробу дорівнював першому критичному куту для межі розділу матеріалу хвилеводу і виробу, а датчик додатково забезпечений противагою, центр тяжіння котрої розташований зовні піраміди хвилеводу для дотримання постійності кута введення ультразвукових коливань при контролі. Виконання хвилеводу у вигляді піраміди і встановлення його по відношенню до випробовуваного виробу з можливістю отримання першого критичного кута ультразвукового променя між випробовуваним виробом і хвилеводом дозволяє отримати нову технічну властивість, що полягає в локалізації введення ультразвуку і призводить до підвищення достовірності контролю. Закони відображення ефекту зміни розповсюдження і переломлення пружних хвиль аналогічні законам геометричної оптики. Першим критичним кутом називається найменший кут падіння поздовжньої хвилі, при якому заломлена поздовжня хвиля не проникатиме в друге середовище і в середовищі поширюватиметься тільки поперечна хвиля. Акустичний датчик складається з корпусу 1 в якому розміщений хвилевод 2, виконаний у вигляді рівнобедреної піраміди, п'єзоелемент З сполучений з хвилеводом 2 через ізоляційне кільце 4. Інша сторона п'єзоелемента 3 сполучена з демпфером 5 через ізоляційну втулку 6 і контактний штир 7, що фіксується затискною гайкою 8, а датчик додатково забезпечений противагою 9, з'єднаною з хвилеводом 2. Акустичний датчик контролю фізико-механічних властивостей матеріалів працює таким чином. При поданні електричного імпульсу на п'єзоелемент 3 відбувається деформація його поверхонь з частотою сигналу, що подається. За рахунок цього випромінюються ультразвукові коливання, які через піраміду хвилеводу 2 поступають до контрольованого виробу. При контролі вершина кута хвилеводу 2 притиснута до поверхні виробу. На вершину хвилеводу 2 наноситься контактна рідина, що утворює прошарок. Виконання хвилеводу у вигляді піраміди дозволяє отримати нову технічну властивість, що полягає в локалізації введення ультразвуку і призводить до підвищення достовірності контролю. 1 UA 122797 U Пропонований акустичний датчик контролю фізико-механічних властивостей матеріалів дозволяє підвищити точність контролю за рахунком локалізації зони введення ультразвукових коливань в контрольованому виробі. 5 10 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Акустичний датчик контролю фізико-механічних властивостей матеріалів, що містить п'єзоелемент, демпфер, призму хвилеводу, контактний пристрій, корпус випромінювача, який відрізняється тим, що хвилевод виконаний у вигляді рівнобедреної піраміди і розташований по відношенню до контрольованого виробу так, щоб кут між висотою хвилеводу, співпадаючою з віссю ультразвукового променя і нормаллю до поверхні виробу дорівнює першому критичному куту для межі розділу матеріалу хвилеводу і виробу, а датчик додатково забезпечений противагою, центр тяжіння якої розташований зовні піраміди хвилеводу для дотримання постійності кута введення ультразвукових коливань підчас контролю. Комп’ютерна верстка М. Мацело Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2