Пьезоизлучатель
Cтраница 4
Импульсный метод измерения поглощения ультразвука в эмульсиях имеет ряд преимуществ перед другими приведенными методами. При работе импульсной ультразвуковой установки генератор посылает короткие во времени и слабые по мощности высокочастотные электрические импульсы на пьезоизлучатель. Здесь электрические импульсы преобразуются в акустические, которые, пройдя через исследуемую среду, вновь преобразуются в электрические с помощью пьезоприемника. Метод позволяет избежать влияния ультразвука на эмульсию и предупредить возникновение в исследуемой эмульсии стоячих волн. [46]
В случае невозможности приобретения светодиодов и фотодиодов система может быть перестроена для ультразвукового управления. При этом в передатчике сопротивление резистора R 6 увеличивают до 1 кОм и в параллель к нему подсоединяют пьезоизлучатель. Емкость конденсаторов С1 и С2 увеличивают, чтобы совпадали резонансная частота излучения ( приблизительно 50 кГц) пьезоизлуча-теля и частота генератора. В приемнике пьезомикрофон устанавливается вместо фотодиода, а частота настройки контура LI, C3 изменяется в соответствии с рабочей частотой пьезоизлучателя. Радиус действия системы получается несколько меньшим и зависит от оформления микрофона и излучателя. В остальном регулировка схемы остается прежней. [47]
Описанный датчик очень чувствителен при работе с вязкими жидкостями - смазочными трансмиссионными и моторными маслами, глицерином и пр. При малой вязкости, как у бензина, керосина, спирта, срыв колебаний автогенератора происходит, как правило, лишь в том случае, когда пьезоизлучатель полностью погружен в жидкость. И совершенно не подходит этот датчик для контроля уровня воды. [48]
Генератор вырабатывает синусоидальные колебания частотой 1 0 мГц с амплитудой 15 В, которые поступают на пьезоизлучатели и возбуждают их. Сигнал, пройдя через нефтепродукт от пьезоизлучателя к пьезоприемнику ( направление распространения сигнала совмещается с направлением потока), возбуждает пьезоприемник, и электрический синусоидальный сигнал амплитудой более 5 мВ поступает на вход усилителя первого канала. Сигнал от другого пьезоизлучателя, пройдя через нефтепродукт против потока, возбуждает пьезоприемник, и электрический сигнал поступает на вход усилителя второго канала. [49]
 |
Блок-схема прибора для измерения поглощения. [50] |
Прибор работает следующим образом. Синхронизирующий генератор ( мультивибратор) запускает генератор высокой частоты, генерирующий высокочастотные радиоимпульсы. Радоимпульсы подаются на пьезоизлучатели двух измерительных сосудов различной длины, наполненных одинаковой жидкостью. Прошедшие через исследуемую среду импульсы подаются на общий усилитель, затем они детектируются, и, пройдя ступенчатый регулятор усиления и оконечный каскад, попадают на вертикальные отклоняющие пластины электронно-лучевой трубки. [51]
Прямого воздействия УЗ с параметрами, используемыми при НК, на здоровье дефектоскопистов не обнаружено. Интенсивность используемого излучения в сотни раз меньше, чем предусмотрено требованиями государственного стандарта на оборудование, создающее УЗ. Рекомендовано конструировать преобразователи с корпусом, отделенным от пьезоизлучателя воздушным промежутком, что учитывается подавляющим большинством изготовителей. Если конструкцией преобразователя это не предусмотрено, работать следует в нитяных перчатках. [52]
Для быстрорасширяющейся области применения пьезотранс-форматоров тока и напряжения основными рабочими материалами являются различные виды пьезокерамики. Важнейшим требованием, подлежащим удовлетворению для повышения рабочих характеристик устройств, является повышение так называемой пье-зодобротности материала - no - существу, достижение наивысшего k при минимальных потерях. Пути решения этих задач во многом совпадают с желательными для пьезоизлучателей. [53]
Для получения достаточно большой скорости контроля листов в установке используется ряд излучателей и прием-пиков звука, расположенных по всей ширине листа, вплотную друг к другу и но разным сторонам испытуемого листа. При перемещении листа между излучателями и приемниками ультразвука щупы переключаются попарно с помощью коммутаторов таким образом, что проверке подвергается вся поверхность прозвучиваемого листа. Генератор электрических колебаний высокой частоты ( - 1 Мгц), модулированный частотой 10 гц, через коммутатор питает пьезоизлучатели. [54]
Применительно к использованию сегнетоэлектриков в пьезо-технике ( см. гл. Для пьезоприемников в режиме холостого хода чувствительность характеризует / Спьезо / е, где d - пьезокоэффициент. Другой параметр К Пьезо ( 1 / 1 / к определяет пороговую величину сигнала, принимаемого на фоне электрических шумов схемы при оптимальном согласовании пьезоприемника со входом усилителя. Для пьезоизлучателей коэффициент качества / С пьезо / 5 определяет эффективность излучателя по напряжению, а / С Пьезо k2 / tgd ( k - коэффициент электромеханической связи) характеризует величину электромеханического КПД Преобразователей. Из приведенных соотношений следует необходимость поиска инженерного компромисса в соотношении значений эффективных пьезо-коэффициентов и диэлектрических проницаемостей, поскольку в общем случае они могут неодинаково возрастать при подходе к сегнетоэлектрическому ФП и достигать максимума при несколько различающихся значениях температуры, давления, поля смещения. Как правило, пьезоэлектрические материалы предпочитают, использовать для приемников, работающих вдали от ФП, на сглаженном участке температурной зависимости. То же в принципе справедливо и для пьезоизлучателей. [55]
Вводя путем диффузии в кристалл на некоторую глубину медь, методом испарения ее под вакуумом, можно создать тонкий слой у поверхности кристалла, лишенный проводимости, но сохраняющий пьезосвойства. Таким образом, получается кристалл с монолитно связанной с ним тонкой пьезопластинкой на одной из его граней. Используя один из них как пьезоизлучатель высокого ультразвука в кристалл, а второй - как приемник, осуществляют линию задержки ультразвукового сигнала. [56]
Приводимая ниже систематизация не претендует на полноту отражения отраслей использования ультразвука в промышленности. В табл. 1 приведены основные характеристики ультразвуковой аппаратуры, генераторов и излучателей мощных ультразвуковых колебаний, используемых в промышленности. Из табл. 1 следует, что для получения мощных ультразвуковых колебаний в качестве преобразователей энергии используются преобразователи, основанные на магпитострик-ционноы и пьезоэлектрическом эффектах. Кроме того, магнитострикцион-ные вибраторы позволяют получать относительно низкочастотные ультразвуковые колебания, порядка десятков килогерц, в то время как пьезоизлучатели обычно употребляются лишь для частот свыше сотни килогерц. За последние годы все большее и большее распространение получают излучатели из тптаната бария. Во многих случаях они целиком вытесняют применявшиеся раньше для получения высоких частот ультразвуковых колебаний пьезо-кварцевыс излучатели. Для большинства физических явлений, возникающих при воздействии мощных ультразвуковых колебаний, таких, как мойка, сверление, диспергирование, наилучшие эффекты достигаются при возникновении в рабочей среде кавитации. А так как кавитация возникает при больших интенсивностях излучения, то для излучателя с поверхностью, например, 500 см требуется генератор мощностью не менее 1 кет. Ввиду этого подобные мощности генераторов являются наиболее оптимальными прп использовании ультразвука в промышленных целях, где требуется озвучение значительных объемов для достижения достаточной производительности той илп иной ультразвуковой установки. [57]
В случае невозможности приобретения светодиодов и фотодиодов система может быть перестроена для ультразвукового управления. При этом в передатчике сопротивление резистора R 6 увеличивают до 1 кОм и в параллель к нему подсоединяют пьезоизлучатель. Емкость конденсаторов С1 и С2 увеличивают, чтобы совпадали резонансная частота излучения ( приблизительно 50 кГц) пьезоизлуча-теля и частота генератора. В приемнике пьезомикрофон устанавливается вместо фотодиода, а частота настройки контура LI, C3 изменяется в соответствии с рабочей частотой пьезоизлучателя. Радиус действия системы получается несколько меньшим и зависит от оформления микрофона и излучателя. В остальном регулировка схемы остается прежней. [58]
Упрощенная конструкция ультразвукового датчика показана на рис. V-26. На частотах 0 1 - 1 0 МГц для излучения и приема ультразвуковых колебаний используются дисковые пьезо-керамические пластины ( пьезокерамический состав ЦТС-19) диаметром 60 мм, на частотах 3 - 8 МГц - кварцевые дисковые пластины диаметром 20 мм. Ввиду большого динамического диапазона значений коэффициента поглощения в эмульсиях различных веществ и концентраций дисперсной фазы, датчик устройства для измерения коэффициента поглощения ультразвука конструктивно выполнен с переменным расстоянием между пьезоизлучателем и пьезоприемни-ком. [59]
Однако существенным отличием акустических фокусирующих систем от оптических является соот110щение между длиной волны и размерами системы. В акустике ввиду сравнительно больших длин волн в большей степени проявляются дифракционные явления и поэтому фокусировка получается более размытой. К недостаткам звуковых линз, кроме различного типа аберраций, следует отнести их неполную прозрачность ввиду различия между акустическими сопротивлениями материала линзы и среды. Кроме того, для линз отмечается большое рассеяние и поглощение ультразвуковых волн в материале линзы на высоких частотах. С точки зрения наименьшей потери ультразвуковой энергии при фокусировке предпочтение следует отдать вогнутым зеркалам, однако они неудобны тем, что изображение в этом случае получается со стороны источника ультразвука. Наиболее эффективными фокусирующими системами следует считать пьезоизлучатели вогнутой формы. [60]
Страницы: 1 2 3 4 5