Первинний перетворювач для акустичного дефектоскопа

1. Первинний перетворювач для акустичного дефектоскопа, який містить корпус перетворювача, п'єзопластину збудження коливань, п'єзопластину прийому коливань з демпфером, які розташовані у металічній обоймі і розділені акустичним ізолятором, та систему 3 дуже мала, тому для таких матеріалів потрібний надзвичайно сильний удар, що може привести до пошкодження покриття. Це привело до необхідності створювати такий первинний акустичний перетворювач, в якому у виробі збуджуються власні звукові коливання імпульсом звукового тиску безконтактно. Безконтактно також проводять реєстрацію акустичного сигналу, щоб порівняти його з еталонним, наприклад, мікрофоном, але з протилежної сторони тарілки, тобто в області, яка недоступна для прямого проходження звукової хвилі через повітря та не може цим вплинути на акустичний сигнал, який сприймається. Недоліком такого пристрою є неможливість неруйнівного контролю крупногабаритних виробів з завеликою площею покриттів і створювати такі хвилі збудження, щоб випромінювання в них були близькі до максимальних, тобто до власних коливань виробу, який контролюється. Окрім того, треба враховувати, що покриття, як правило, контролюється на виробах типу корпусів, конусів, труб тощо, де доступ з другої (внутрішньої) сторони від покриття або є взагалі неможливим, або утруднений в зв'язку з наявністю внутрішніх елементів (кронштейнів, валиків підсилення зварних з'єднань тощо), тому забезпечити відведення приймача від впливу звукових хвиль через повітря є неможливим. Найбільш близьким за суттю та за отриманим технічним результатом є ультразвуковий перетворювач [6], який містить п'єзпластину збудження коливань, п'єзопластину прийому коливань, демпфер, корпус перетворювача, металічну обойму у вигляді двох напівгільз, акустичний ізолятор, а ефектричне підключення п'єзопластин ультразвукового перетворювача здійснюється через жорсткі виводи до кабелю або безпосередньо, або через розняття на корпусі. Недоліком прототипу є занадто ускладнена конструкція ізоляції п'єзопластин збудження та прийому коливань за допомогою обойми у вигляді двох напівгільз та акустичного ізолятора між ними, які слугують захисту від впливу ультразвукових коливань від пластини збудження до пластини прийому та здійснення акустичної розв'язки між ними при попаданні акустичної рідини між ними. Ця система не може захистити від акустичного зв'язку п'єзопластину прийому та п'єзопластину збудження коливань в здійснюваному методі вільних коливань та сухому контакту перетворювачів з покриттям, що контролюється. Окрім того, передача сигналів збудження коливань і особливо послаблених сигналів прийому через кабель до електронної частини дефектоскопу дуже обмежує чутливість, яка повинна буди досягнутою при контролі. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення конструкції первинного перетворювача для акустичного дефектоскопу шляхом оптимізації електричного зв'язку його пьєзопластин з електронною частиною дефектоскопу та вибору геометрії та матеріалів для акустичного ізолятора для забезпечення повної акустичної розв'язки між п'єзопластинами. 30308 4 Поставлена задача вирішується тим, що первинний перетворювач для акустичного дефектоскопу, який містить корпус перетворювача, п'єзопластину збудження коливань, п'єзопластину прийому коливань з демпфером, які розташовані у металічній обоймі і розділені акустичним ізолятором, та систему підключення до дефектоскопу, згідно корисної моделі, додатково містить у корпусі перетворювача електронний генератор та попередній підсилювач, другу ідентичну першій та приклеєну до неї п'єзопластину збудження коливань, яка підключена паралельно до генератора, при цьому п'єзопластини збудження та прийому коливань мають окремі шари демпферу зверху та шари лінії задержки і протектора знизу, окрім того, металічна обойма виконана у вигляді двох паралельно установлених вертикально в корпусі окремих металічних гільз, які охоплені окремими циліндричними акустичними ізоляторами; металічні гільзи розташовані в акустичних ізоляторах за типом циліндричних патронів, виготовлених з твердої гуми, та мають поздовжню за віссю свободу руху в них, яка обмежується заневоленими пружинами зверху. Заявлений перетворювач має високу чутливість до виявлення дефектів з малою амплітудою вільних коливань, які є типовими при контролі покриттів на крупногабаритних виробах при односторонньому доступі. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі, яка заявляється, та технічним результатом, який досягається, можна прослідкувати на конструктивних особливостях конструкції пристрою, який реалізує односторонній неруйнівний контроль покриття. З цією метою використана ідея роздільносуміщеного акустичного перетворювача, в якому одна п'єзопластина генерує звукові імпульси в покриття, а інша (друга) є чутливим елементом і сприймає вже коливання, які дає поверхня покриття на отримані діяння першої п'єзопластини. Оскільки п'єзопластина збудження коливань повинна створювати потужний механічний імпульс звукового тиску на виріб, що контролюється, тобто покриття, то в цьому разі самим великим недоліком роздільно-суміщеного датчика є можливість проходження звукової хвилі від джерела, тобто п'єзопластини збудження коливань, через повітря до чутливого елементу, тобто п'єзопластини прийому. В первинному акустичному перетворювачеві звукової частоти, який заявляється, пропонується додатково помістити і п'єзопластину збудження коливань з демпфером та лінією задержки і п'єзопластину прийому з демпфером та лінією задержки в циліндричні звукогасящі циліндри, виконані з твердої гуми, яка, як відомо, має один з самих високих коефіцієнтів затухання пружних коливань з однієї сторони, а з другої - порівняно з іншими аналогами підвищеного затухання - є доволі гарним, конструкційним матеріалом, який витримує і зберігає задану форму, і не руйнується. Окрім того, в порівняні з іншими перетворювачами запропонований перетворювач 5 виконано конструктивно досить малогабаритним, та добре слугує оператору зручністю роботи з ним в ручному варіанті контролю. Для цього генераторна частина (п'єзопластина збудження разом з демпфером, лінією затримки та протектором) і прийомна частина (чутливий п'єзоелемент прийому разом зі своїм демпфером, лінією затримки та протектором) поміщуються в паралельно розташовані металічні гільзи, в яких їм є змога рухатись вздовж них, деформуючи розташовану над демпфером пружини, коли оператор накладає перетворювач на покриття і притискує перетворювач до нього і, використовуючи її пружну силу, для автоматичного установлення двох складових перетворювача у попередній (вихідний) стан. Порівняно з прототипом [6], в первинному перетворювачеві, який заявляється, звукопровід розділено на дві складові: лінію задержки та протектор, що підвищує зносостійкість перетворювача. З метою підвищення амплітуди механічних коливань збудження покриття в первинному акустичному перетворювачеві застосовано вібратор Ленжовена, тобто використано схему послідовного включення за механічним збуренням та паралельним включенням за електроживленням двох п'эзопластин генераторної частини. Окрім того, запропонований первинний акустичний роздільно суміщений перетворювач має ту перевагу, що з метою підвищення захищеності від перешкод в ланцюгах схемних рішень акустичного дефектоскопу, найбільш чутливі до перешкод електронні схеми наближені якомога ближче до п'єзопластин збудження коливань та прийому. Це реалізовано шляхом виключення передачі сигналів з цих п'єзопластин через кабель до акустичного дефектоскопу та позбавлення втрат на них з передачі слабких сигналів, для чого електронний генератор та попередній підсилювач розташовуються в одному корпусі з цими п'эзопластинами, складаючи з ними таким чином новий акустичний роздільно-суміщений перетворювач. Сутність корисної моделі пояснюється блоксхемою пристрою первинного акустично перетворювача, показаного на Фіг.1, де 1 металічний корпус вузла, деталі; 2 - дефект типу неприклеювання покриття до металу; 3 - покриття, що нанесено на металічну підкладку корпусу вузла, деталі; 4 - башмак; 5 - корпус перетворювача; 6 - демпфер; 7 - металічна гільза; 8 - пружина; 9 - акустичний ізолятор у вигляді циліндричного патрону; 10 - п'єзопластина збудження коливань; 11 - п'єзопластина прийому коливань; 12 - лінія задержки; 13 - протектор. Первинний акустичний перетворювач в системі неруйнівного контролю покриттів працює таким чином: включається акустичний дефектоскоп і до його входу підключається за допомогою гнучкого кабелю первинний акустичний перетворювач. Цим самим п'єзопластина збудження коливань 10 підключається до генератора, а п'єзопластина прийому коливань 11 30308 6 - до попереднього підсилювача (відводи від п'єзопластин 10, 11 та загальний кабель від перетворювача на Фіг.1 не показано). Перетворювач, установлюється на покриття 3, яке контролюється, перпендикулярно до нього, та щільно притискується башмаком 4 до його поверхні. В цьому разі вся конструкція (знизу догори): протектор 13, лінія задержки 12, п'єзопластини 10, 11 та демпфер 6 під дією зусилля руки оператора вздовж металічної гільзи 7, долаючи опір пружини 8, подається догори, а п'єзопластини 10, 11 отримують сухий контакт з покриттям, що контролюється. П'єзопластина 10 виробляє короткий механічний імпульс, який діє на покриття 3 через лінію задержки 12. Додатково введена лінія задержки 12 потрібна для того, щоб дати час для затухання паразитним коливанням, які неминуче зароджуються в п'єзопластині 10 після діяння на нього імпульсу збудження. Коливання поверхні покриття сприймаються в зворотному порядку п'єзопластиною 11. В подальшому задачею акустичного дефектоскопу є визначення різниці в коливаннях поверхні покриття 3 на участці з дефектом 2 та без нього. Первинний перетворювач для акустичного дефектоскопу, що заявляється, був виготовлений та випробуваний на зразках ряду покриттів, які наносились на металічну та неметалічну основу. Результати випробувань показали більш високу чутливість і достовірність контролю при виявленні дефектів з малим рівнем коливань. Таким чином, використання заявленого первинного перетворювача для акустичного дефектоскопу забезпечує високу чутливість та достовірність контролю якості покриттів із полімерних композиційних матеріалів, а також зовнішніх багатофункціональних покриттів. Джерела інформації 1. Ю.В.Ланге, Е.Г.Устинов. Авт. свид №557318 МПК5 G01N29/04, 1977. 2. Ю.В.Ланге Акустический спектральный метод не разрушающего контроля. // Дефектоскопия, 1978, №3, с.с. 7-14. 3. Ю.В. Ланге, Е.Г.Устинов. Акустический спектральный дефектоскоп. // Дефектоскопия, 1978, №4, с.с. 27-33. 4. Ю.В.Ланге, Е.Г.Устинов. Акустический спектральный дефектоскоп АД-6ОС. // Дефектоскопия, 1982, №1, с.с. 12-15. 5. А.А.Жуковский, И.В.Воронцов. Патент РФ №2060495 МПК6 G01N29/12,1996. 6. В.Я.Грошев. Патент РФ №2183831. МПК 7 G01N29/12, 2002. 7 30308 8