Ультразвуковые преобразователи пьезоэлектрические

Эхо-импульсный метод измерения толщины основан на регистрации времени прохождения ультразвукового импульса через изделие. Эхо-импульсный толщиномер работает так же, как и ультразвуковой дефектоскоп. Пьезоэлектрический преобразователь при воздействии электрического сигнала от импульсного генератора посылает в изделие импульс упругих колебаний, который распространяется со скоростью, зависящей от химического [c.50]

Так как в промышленном оборудовании обычно трудно применять метод вибрации поверхностей, предлагается альтернативный метод с использованием вибрации жидкости вблизи нагреваемой поверхности. Генераторы, возбуждающие вибрации, характеризуются широким спектром — от прерывателей потока до пьезоэлектрических преобразователей и, таким образом, покрывают интервал частот от пульсаций в 1 Гц до ультразвука в 10 Гц. Довольно много исследований посвящено изучению воздействий акустических колебаний на теплоотдачу от горизонтальных цилиндров к газам. Увеличение средних коэффициентов теплоотдачи наблюдалось только при интенсивности колебаний свыше 140 дБ, которая намного выше интенсивности, безопасной для человеческого слуха. Обычно максимальное увеличение теплоотдачи достигало 100— 200%. При наличии подходящих конструкций ультразвукового преобразователя возможно на несколько сот процентов улучшить теплоотдачу от простых нагревателей, погруженных в жидкости. Обычно преобладающим механизмом интенсификации теплообмена в данном случае становится кавитация. В качестве примера можно привести работу [12], в которой изучалось влияние ультразвуковых вибраций на теплоотдачу к воде. Описанное максимальное увеличение коэффициента теплоотдачи составляло 500%, однако в дегазированной воде было отмечено очень маленькое улучшение процесса. В общем же при конструировании систем, передающих вибрации на большие поверхности, возникают значительные трудности. [c.323]

Современные дефекты комплектуют набором излучателей и приемников ультразвуковых волн — электроакустических преобразователей (ЭАП). Здесь рассмотрены только пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП), нашедшие наиболее широкое применение. [c.100]

Для генерирования звуковых и ультразвуковых колебаний используют разнообразные преобразователи гидродинамические, электродинамические, пьезоэлектрические, магнитострикционные [8, 9]. В ультразвуковом диапазоне наиболее распространены последние. В этих 50 [c.50]

Во многих ситуациях снаряды-дефектоскопы успешно обнаруживают изменение геометрии ТП и потерю металла из-за коррозии. Однако нет экономически эффективных дефектоскопов-снарядов для обнаружения трещиноподобных дефектов в осевом направлении, таких, как коррозионное растрескивание и трещины в сварных швах. Для выявления и оценки КР трубопровода используются три типа ультразвуковых преобразователя пьезоэлектрический, электромагнитный акустический и преобразователь, связанный с лазером. Наиболее широко используется пьезоэлектрический преобразователь. Обычно для того, чтобы направить ультразвук в тело трубы, между преобразователем и стенкой трубы, помещают жидкий соединитель, связующее вещество. Эта жидкость помогает передавать ультразвуковые волны туда и обратно. В ТП, транспортирующих жидкости, вся ультразвуковая система погружается в жидкую среду. В газопроводах ультразвуковую систему помещают в капсулу жидкости внутри трубы или преобразователи устанавливают внутри заполненного жидкостью колеса или шины, через которые ультразвуковая система соединяется со стенкой трубы. Применение колеса или шины более предпочтительно для ТП, потому что в этом случае ТП не загрязняется жидкостью. Использование электромагнитного акустического преобразователя также позволяет избежать введения жидкости в ТП. В этой системе используется электромагнит или постоянный магнит для создания магнитного поля в стальной трубе. Затем близко к внутренней поверхности трубы помещается высокочастотный преобразователь и на него подается энергия. На поверхности трубы возникают токи Фуко, они взаимодействуют с магнитным полем, создавая ультразвуковые волны. Целесообразность применений третьего преобразователя находится еще в стадии экспериментальных исследований. Этот метод предусматривает использование пульсирующего лазерного луча для создания [c.282]

В ранних работах - использовались непрерывные ультразвуковые колебания. Продольные колебания в узкой полоске полимерной пленки создавались с помощью какого-либо преобразователя (пьезоэлектрического или [c.91]

Вибрационные очистители, основанные на явлении коагуляции твердых частиц в поле колебаний, представляют собой, как правило, камеру с генератором ультразвуковых колебаний. Известны два способа возбуждения ультразвуковых колебаний в масле — гидродинамический и механический. В первом случае колебания создаются гидродинамическими излучателями, во втором — магнитострикционными или пьезоэлектрическими преобразователями, соединенными с колебательными элементами. Предпочтительнее применять магни-тострикционные преобразователи, имеюшие большую мощность и позволяющие получать ультразвуковые колебания высокой интенсивности. При относительно кратковременном действии ультразвука на масло, содержащее тонкодиопергированные твердые загрязнения, последние агрегируются, после чего их можно легко удалить отстаиванием или фильтрованием. Установлено что при действии ультразвуковых колебаний с частотой 15—25 кГц удается в 5—6 раз сократить время отстаивания нефти при ее обезвоживании [66], однако этот [c.178]

Измеряется интервал времени прохождения сигнала ультразвуковой волны от пьезоэлектрического преобразователя, расположенного на начальной отметке измеряемого расстояния, до поплавка, с кольцевым магнитом внутри, и обратно. Обратный сигнал регистрируется пьезоэлектрическим кристаллом на торце волновода. Материал поплавка и измерительной трубки подбирается в зависимости от химических свойств исследуемой жидкости. [c.83]

Автоматическая ультразвуковая дефектоскопическая лаборатория, смонтированная в железнодорожном вагоне, позволяет контролировать одновременно обе рельсовые нити железнодорожного пути по всей их длине и по всему сечению, исключая перья подошвы. Рабочая скорость вагона-дефектоскопа 10. .. 60 км/ч не снижается при проходе стрелочных переводов. Пьезоэлектрические преобразователи установлены на специальной центрирующей системе. Акустический контакт с рельсом летом обеспечивается чистой водой, а зимой - водным раствором технического спирта. [c.594]

Среди пьезоэлектрических излучателей наиболее распространены пьезокерамические излучатели, заменившие кварцевые. Разработаны весьма перспективные пьезокерамические материалы. Большое значение имеют также разработка конструкций ультразвуковых излучателей с распределенными преобразователями и автоподстройкой, вопросы расчета пассивных акустических элементов и др. [3, 20, 24, 38,-48]. [c.90]

Подобные измерения обычно производятся либо с разделенными излучающим и принимающим пьезоэлектрическими преобразователями, либо с общим преобразователем и акустическим отражателем. Для измерения времени распространения используют ультразвуковую волну, модулированную импульсом. Несмотря на то что скорость ультразвука можно определить по времени распространения на известное фиксированное расстояние, многие исследователи предпочитают установки с изменяющейся длиной пути. В этих установках либо преобразователь, либо отражатель перемещаются на известное расстояние, а измеряется изменение времени возврата сигнала. Такая установка особенно удобна и в случае, когда измеряется поглощение ультразвука, так как коэффициент поглощения можно вычислить из изменения интенсивности сигнала с расстоянием. В отсутствие дисперсии скорости несущая частота ультразвуковой волны, модулированной импульсом, о зино заключена в пределах 10 - 10 Гц. Выбор частоты не является решающим и обычно определяется различными факторами, относящимися к оптимизации точности и воспроизводимости [11], а также желанием значительно сократить объем жидкости. [c.428]

Использование ультразвука для очистки поверхности дает самые высокие результаты. Но из-за высокой стоимости ультразвукового оборудования очистку ультразвуком применяют в редких случаях. Наибольшее распространение получили ультразвуковые ванны с встроенными магнитострикционными и пьезоэлектрическими преобразователями. [c.21]

Упрощенная схема резонансного толщиномера приведена на рис. 2.37. Генератор высокой частоты 3 с частотной модуляцией возбуждает пьезоэлектрический преобразователь 2, который излучает в контролируемое изделие ультразвуковые колебания непрерывно изменяющейся частоты. В момент равенства частоты возбуждаемых колебаний и собственных резонансных частот изделия происходит резкое изменение анодного тока генератора высокой частоты, которое в виде усиленных импульсов подается на вертикальные пластины электронно-лучевой трубки. Синхронно с измерением частоты генератора высокой частоты включается запускающим устройством 5 генератор ждущей развертки 6. Генератор [c.115]

Принцип действия пьезоэлектрических преобразователей основан на использовании пьезоэлектрического эффекта, заключающегося в том, что некоторые кристаллы деформируются ири воздействии на них внешнего электрического поля. Наибольшее применение в ультразвуковой технике получили кристаллы кварца и титаната бария. [c.65]

Ультразвуковые плотномеры применяют для определения плотности различных технологических жидкостей (пульпы, известкового молока, солевых, сахарных и других растворов). В качестве источников ультразвуковых колебаний для жидких сред применяют пьезоэлектрические и магнитострикционные преобразователи. Примером может служить разработанный в институте автоматики (г. Киев) ультразвуковой плотномер, предназначенный для избирательного измерения концентрации щелочи в большинстве многокомпонентных растворов алюминиевого производства. [c.244]

Любой электроакустический преобразователь, применяемый в технологических устройствах, снабжают тем или иным излучателем. Назначение излучателя заключается в том, чтобы наиболее эффективно ввести (излучить) акустическую энергию в рабочую среду при заданных значениях амплитуд колебательного звукового давления Рт или колебательной скорости и мощности [24, 36, 56]. Между излучателем и обрабатываемой средой может находиться дополнительная волноводная система, связывающая преобразователь с излучающим элементом. Как волновод, так и излучатель в рассматриваемых магнитострикционных и пьезоэлектрических системах являются пассивными элементами в отличие от магнитостриктора и пьезоэлемента. На практике возможны согласование преобразователя с нагрузкой без существенной трансформации колебательной скорости и давления (использование мембран), работа в режиме усиления (использование концентраторов), согласованное объединение нескольких преобразователей на одну нагрузку и другие варианты. Рассмотрим элементы теории ультразвуковых концентраторов. [c.102]

В большом диапазоне влажности между величиной скорости распространения ультразвука и влажностью массы имеется однозначная зависимость. Ультразвуковые волны создаются в простейших схемах ультразвуковых влагомеров при помощи пьезоэлектрического преобразователя, возбуждаемого электрическим сигналом. После прохождения массы материала ультразвуковой сигнал принимается другим пьезопреобразователем, в котором акустическая волна преобразуется в электрический импульс. Зная базовое расстояние Б и измерив время прохождения акустического сигнала по материалу t, можно определить скорость его распространения в материале [c.22]

Пьезоэлектрические преобразователи работают на принципе деформации кристаллов под воздействием электрического поля (например, кварц, топаз). В ультразвуковых установках применяют пьезокерамические материалы, обладающие большой диэлектрической проницаемостью, высокой механической и электрической прочностью. [c.35]

Нагрузкой ультразвуковых генераторов являются магнитострикционные или пьезоэлектрические преобразователи, эквивалентные схемы которых приведены на рис. 42 и 43. [c.157]

Ультразвуковые станки состоят из ультразвукового генератора, магнитострикционного или пьезоэлектрического преобразователя, акустической головки для преобразования электрических колебаний в механические, каретки рабочего стола, станины и системы подачи абразивной суспензии. [c.35]

В преобразователе — активном элементе колебательной системы за счет магнитострикционного или пьезоэлектрического эффекта возникает знакопеременная механическая сила. Пассивный согласующий элемент системы осуществляет трансформацию скоростей, трансформацию вида колебаний, согласование сопротивления внещней нагрузки и внутреннего сопротивления активного элемента. Пассивный элемент заканчивается излучателем, создающим ультразвуковое поле в жидкости. Излучатель может выполняться как самостоятельная часть и как совмещенная с согласующим и трансформирующим устройством. [c.86]

Керамические пьезодатчики преобразуют механические колебания в электрические (и наоборот) и их используют в качестве приемников гидролокации, в качестве излучателей ультразвуковых колебаний, в головках звукоснимателей и т. п. Основой такого пьезоэлектрического преобразователя является керамическая пластинка, полученная на основе титаната бария, но с замещением части ионов бария ионами свинца, что значительно повышает зависимость г от приложенного давления. [c.115]

В качестве источника и приемника ультразвуковых колебаний при дефектоскопии металлов используют электроакустические преобразователи из пьезоэлектрических материалов (кварца, титаната бария и др.). При воздействии на пьезоэлектрическую пластину механических колебаний между ее поверхностями вомикает электродвижущая сила. Это явление называется прямым пьезоэлектрическим эффектом. Оно используется для приема ультразвуковых колебаний. [c.279]

Пьезоэлектрические преобразователи, используемые в ультразвуковых установках, являются, как правило, резонансными системами, работающими на частотах основного резонанса или нечетных гармоник. [c.134]

В плотномерах второй разновидности использована зависимость так называемого удельного акустического сопротивления Яа = дс от плотности измеряемой среды. Применяя в качестве источника ультразвуковых колебаний пьезоэлектрический преобразователь, акустически контактирующий с измеряемой средой и возбуждаемый на резонансной частоте, получают выходной сигнал напряжения, являющийся функцией / а, а следавательно, и плотности. [c.612]

Мощные акустические поля в ультразвуковых ваннах очистки создаются при помощи магнитострикционных и пьезоэлектрических преобразователей. Наибольшее применение в установках для очистки нашли частоты от 16 до 44 кГц. Диапазон мощностей ультразвуковых преобразователей для очистки находится в пределах от 0,04 до 4,0 кВт. Преобразователи мощностью до 1,0 кВт изготавливаются на основе пьезокерамических материалов состава цирконат титаната свинца (ЦТС) и состоят, как правило, из отдельных пакетных преобразователей мощностью 0,04—0,1 кВт, присоединенных к общей излучающей пластине или ванне. Преобразователи мощностью 1,6 2,5 и 4,0 кВт изготавливаются из сплава пермендюра К49Ф2. Создание преобразователей мощностью более 4,0 кВт затруднено из-за конструктивных и технологических сложностей. [c.119]

Электрическое оборудование ультразвуковых установок. Излучатели ультразвуковых колебаний выполняются на основе либо магнитострикционных, либо пьезоэлектрических эффектов. На рис. 9.9 показана схема маг-нитострикционного преобразователя. Сердечник вибратора 4 под действием высокочастотного электромагнит-но о поля, создаваемого обмоткой 5, сокращается, когда налряженность магнитного поля достигает максимума, и удлиняется, когда она уменьшается, создавая вибрации с удвоенной частотой по сравнению с частотой генератора 1. Эта вибрация через концентратор и инструмент передается обрабатываемому изделию в виде ударов с частотой 20—40 тыс. в секунду. Так как в суспензии, подаваемой под инструмент по трубке 9, имеется мно-же тво зерен абразива, то суммарное их действие весьма эффективно. Например, в стекле сверление круглого отверстия диаметром 12 мм происходит со скоростью 0,2 мм/с. Концентратор усиливает амплитуду упругих колебаний во столько раз, во сколько его верхнее сечение больше нижнего. [c.376]

Из всего многообразия магнитострикционных и пьезоэлектрических материалов практическое применение в преобразователях для ультразвуковой очистки нашли серийно выпускаемые отечественной промышленностью сплав пермендюр К49Ф2, никель марки Н-1 и пьезокерамичёские материалы массы ЦТС. Кварц как материал для ультразвуковых преобразователей в настоящее время не используется ввиду его дефицитности и низкого значения пьезомодуля. [c.120]

Для генерирования звуковых и ультразвуковых колебаний используют разнообразные преобразователи гидродинамические, элек1тродинамические, пьезоэлектрические, магнитострикционные [8, 9]. Для ультразвуковых генераторов наибольшее распространение получили последние. В этих электроакустических преобразователях используется прямой магнитострикционный и пьезоэлек- [c.9]

Способы акустического контакта. Преимущества пьезоэлектрического способа излучения и приема перед другими, описанными далее, состоят в высокой эффективности преобразования и малога-баритности преобразователей. Основной недостаток — необходимость контактной среды (обычно жидкости) для передачи акустических колебаний от преобразователя к ОК и обратно. В зависимости от толщины слоя контактной жидкости различают три способа ввода ультразвуковых колебаний (акустического контакта). [c.57]

Изображение на спектроэхограмме несет информацию о величине натяга. Спектроэхограмма для свободного датчика представляет собой суммарную ампли-тодно-частотную характеристику пьезоэлектрического преобразователя и волновода, причем при увеличении энергии ультразвуковых посылок характер спектрограммы слабо меняется. Резонансные свойства колебательной системы "кольцо-шейка оси" вносят существенные изменения в характер спектрограммы. Наблюдается увеличение числа резонансных частот и резонансов при больших натягах. Амплитуда пиков частот увеличивается, а ширина полосы становится более узкой. Появляются отдельные пики резонансов в небольшой области частот. Этот факт можно объяснить неравномерностью выборки размера зазора вследствие конусности и эллипсности контактирующих поверхностей узла "кольцо-шейка", а также потерями энергии акустической волны в дефектах сопрягаемых деталей. Способ высокопроизводителен, чувствителен не только к величине натяга, но также к дефектам деталей и структуре материалов. [c.684]

Акустическое изображение, т. е, распределение звукового давления, передаваемое для получения оптического изображения, возникает на плоском (пластинчатом) пьезоэлектрическом приемном преобразователе. В соответствии с различной интенсивностью падающих ультразвуковых волн на различных участках пластины на ней образуются пьезоэлектрические заряды, которые не могут стекать с неметаллизированной поверхно( ти. Пластина образует затворное окно электроннолучевой сканирующей трубки. При помощи обычной системы сканирования задняя сторона пластины сканируется построчечно, причем возникающая вторичная эмиссия электронов модулируется заряда- [c.299]

Методы затухающих колебаний. В методе резонирующей сферы [22, 31—34] жидкость находится в сферическом сосуде (рис. 22), куда радиально подается последовательность ультразвуковых импульсов при помощи пьезоэлектрического преобразователя частоту выбирают так, что возбуждаются почти исключительно радиальные типы колебаний. Второй преобразователь улавливает сигнал, который воспроизводится на экране элек-тронно-лучевой трубки осциллографа, и показывает, как затухают колебания, когда заканчивается каждый возбуждающий импульс. Постоянная времени экспоненциального спада равна [c.102]

Существует несколько различных но своей природе способов получения ультразвука. Их можно разбить на три основные группы механические, магнитострищион-ные и пьезоэлектрические. Первые в основном применяются для возбуждения звуковых и ультразвуковых колебаний в воздухе или газообразной среде. Вторые получили наи-больщее распространение для излучения ультразвука в жидкую среду. И наконец, чаще всего для возбуждения ультразвуковых колебаний в жидких и твердых средах в качестве электромеханических преобразователей энергии применяются излучатели, основанные на пьезоэлектрическом эффекте. [c.60]

В практике ультразвуковой дефектоскопии металлов применяют УЗК частотой от 0,5—0,8 до 10,0 МГц. Для получения ультразвука таких частот применяют пьезоэлектрические, магнитострикционньге, электромагнитно-акустические (ЭМА) и другие преобразователи. Наибольшее распространение получили пьезоэлектрические преобразователи, в которых активным элементом являются пьезоэлементы, изготовленные из монокристалла кварца или пьезокерамических материалов — титаната бария, цирконат титаната свинца (ЦТС) и др. (ГОСТ 13927—74). На поверхности пьезоэлементов наносят тонкие слои серебра, служащие электродами. При подведении к электродам переменного электрического напряжения пьезоэлемент совершает вынужденные механические колебания (растягивается и сжимается) с частотой электрического напряжения (обратный пьезоэффект). При воздействии на пьезоэлемент упругих механических колебаний на его электродах возникает переменное электрическое напряжение с частотой воздействующих механических колебаний (прямой пьезоэффект) (рис. 23). [c.55]

В последнее время для определения прочностных характеристик материалов используют ультразвуковой метод. В этом случае используются электроакустические преобразователи, наиболее распространены пьезоэлектрические преобразователи, изготовленные в виде тел простой формы из пьезоэлектрических материалов — кристалла кварца, пьезокерамики сегиетовой соли, пленочных полупроводниковых материалов и др. [c.212]

На рис. 3.67 показана конструкция щупа для ультразвуковой аП паратуры диагностирования. Щуп испускает ультразвуковые импульсы, Которые отражаются от тканей живого организма и поступают на такой же щуп. Образ тканей составляется по времени отражения и величине ослабления импульса. В данном случае, чем меньше ширина импульса, испускаемого щупом, тем меньше ширина отраженного импульса и выше разрешающая способность. Качество образа улучшается с уменьшением отражения ультразвука от границы раздела между преобразователем и живым организмом. С этой точки зрения высокомолекулярные пьезоэлектрические материалы очень удобны. Поскольку их акустические импеда нсы близки по значению [c.215]

Источником ультразвуковых колебаний служил генератор А-62411 с номинальной выходной мощностью 1,5 кет и частотой от 18 до30кг . Ультразвуковые колебания частотой 19,Бкгц от магнито-стрикционного преобразователя типа ПМ-1-1, 5Д-1 передавались в ванну, дном которой служила мембрана излучателя. Пьезоэлектрический щуп (зонд) для измерения интенсивности ультразвука имел высокую чувствительность, не зависящую от частоты колебаний. Кроме того, у него отсутствовала резко выраженная направленность как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, что позволяло избежать ошибки в определении звукового давления при встречном расположении излучателей. Конструкция зонда изображена на рис. 1. [c.183]

Упругие механические колебания в диапазоне частот 10 —10 гц называются ультразвуковыми (рис. 177). Указанные границы диапазона в значительной степени условны, в том числе по механизму воздействия на среду. Ультразвуковые колебания возбуждаются специальными высокочастотными генераторами аэродинамическими, гидродинамическими, магнитострикционными и пьезозлекпрически.ми. Наиболее распространенными в лабораторной практике ультраакустических исследований жидких и твердых сред являются магнитострикционные и пьезоэлектрические преобразователи. Варианты ультразвуковых генераторов, основанных на различных принципах преобразования энергии, подробно описаны в различных мо-нографиях сборниках , обзорах и других литературных источниках и здесь не рассматриваются. [c.236]

Ультразвуковые вискозиметры ВУЗ-1Л, ВУЗВ-58 и другие не обеспечивают необходимой стабильности работы, возможности применения в гетерогенных средах с крупными частицами и взрыво-безопасности. Разработаны и изготовлены лабораторные макеты импедансно-резонансного и вибрационного вискозиметров. Работа импедансно-резонансного прибора измерения вязкости основана на зависимости импеданса колеблющегося пьезоэлектрического преобразователя, включенного в резонансный контур генератора, от свойств среды, в которую он помещен. [c.9]

Установки для ультразвуковой очистки состоят из источников колебаний, источников питания и ванны или агрегата. Источником колебаний обычно являются электромеханические, пьезоэлектрические и магнитострикци-онные преобразователи. Источниками питания преобразователей служат генераторы переменного тока ультразвуковой частоты (УЗГ-10, УЗМ-10, УЗГ-5 и др.). [c.200]

Магнитострикционные и пьезоэлектрические устройства относятся к узкополосным- источникам (см. стр. 17). Ведущее положение в ультразвуковой технике вначале занимали магнитострикционные преобразователи. Их широко используют в установках с частотами 15—60 кгц. Эти преобразователи изготовляли из никеля и различных сплавов (например, пермендюр). После второй мировой войны были разработаны новые материалы — ферриты (керамика с магнитострикционными свойствами). В СССР ферритовые электроакустические преобразователи разрабатывали в лаборатории академика Андреева Н. Н., в Акустическом институте АН СССР под руководством Голяминой И. П. [c.90]

Для создания механических колебаний ультразвуковой частоты используют главным образом магнитострикци-оннын или пьезоэлектрический эффекты. В сварочных установках наибольшее распространение получили магни-тострикционные преобразователи, работающие при частотах 18—90 кГц. В последние годы в установках для сварки пластмасс нашли применение магнитострикционные ферритовые преобразователи. [c.291]

Пьезоэлектрические преобразователи выполняются для работы как на высоких (от 300 до 1500 кГц), так и на низких (от 18 до 60 кГц) частотах. Передача высокочастотных ультразвуковых колебаний в рабочий объем может осуществляться через слой жидкости и тонкую мембрану толщиной й < /2 или при помощи полуволновых накладок толщиной — кх12 = 0x12 , где и Я.1 — скорость звука и длина волны в накладке. [c.145]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология