Пьезоэффект и пьезоэлектрические преобразователиСтраница 1
Ультразвуковая дефектоскопия как средство обнаружения дефектов в изделиях базируется на свойствах ультразвука - проникновении в различные среды и отражении ультразвуковых волн от границы раздела сред.
В определённых условиях ультразвуковые колебания могут излучать некоторые природные и искусственные вещества, обладающие пьезоэлектрическими свойствами. К ним относятся кристаллические вещества: кварц, турмалин, сегнетова соль, сульфат лития; керамические вещества: титанат бария (ТБК-3), цирконат титанат свинца (ЦТС-19, ЦТСНВ-1, ЦТС-23). Сущность пьезо-эффекта состоит в том, что сжатие пластины из пьезоматериала приводит к появлению на её поверхностях электрических зарядов. Это явление называется прямым пьезоэффектом. Если же пластину поместить в переменное электрическое поле, то её толщина будет колебаться с частотой изменения поля. Такой пьезоэффект называется обратным. Эти явления позволяют преобразовывать электрические сигналы в ультразвуковые колебания и обратно. Наибольший эффект пьезопреобразования достигается при равенстве собственной частоты пьезопластины и частоты приложенного электрического поля (резонансе), который достигается при соотношении:
d=
, (8)
где λп - длина волны в пьезопластине.
Пьезоэлектрический преобразователь (ПЭП) предназначен для ввода ультразвуковых колебаний в контролируемую деталь, а также для приёма отражённых от границы раздела УЗ волн и преобразования их в электрические сигналы для последующей обработки электронными блоками дефектоскопа.
Пьезоэлектрический преобразователь представленный на рисунке 1 состоит из корпуса, в который установлена пьезоэлектрическая пластина, наклеенная на протектор из оргстекла (для наклонных преобразователей на призму из оргстекла), питающих проводов, электроразъёма и демпфера.
Рисунок 1 - Конструкция пьезоэлектрических преобразователей:
а- прямой; б- наклонный; в- раздельно-совмещённый
Пьезопластина покрыта с двух сторон токопроводящими слоями металла (например, серебра), которые являются электродами. Т.к. при колебании пластины колебания Распространяются в обе стороны, то пространство с обратной стороны пластины заполняется демпфирующим материалом, который гасит эти колебания и, следовательно, исключает возможность фиксирования их дефектоскопом.
ПЭП работает следующим образом. Пьезопластина колеблется с частотой подведённого к её электродам напряжения. Если подачу напряжения прекратить, то пластина ещё некоторое время будет совершать свободные колебания и отдавать энергию этих колебаний в контактирующую с ней среду, но их амплитуда будет быстро затухать. Таким образом, формируется короткий ультразвуковой зондирующий импульс. Пьезопластина возбуждает в призме исключительно продольную волну.
ПЭП бывают различных видов:
В зависимости угла ввода УЗ волн
- Прямые, когда у.з. колебания вводят в контролируемую деталь под углом 0° к вертикали (позволяют вводить только продольные волны);
- наклонные - вводят УЗ колебания под углом, заданным конструкцией ПЭП.
Анализ элементов улицы Советская
Безопасность движения на пересечениях зависит от направления пересекающихся потоков и их относительной интенсивности, числа точек пересечений, отклонений и слияний потоков, а также ещё от целого ряда факторов. Известно много методик для оценки степени опасности узлов УДС, в которых пересекаются тра ...
Требования безопасности в аварийных ситуациях
При любой неисправности механизмов, угрожающих безопасности труда работников обрыва заземления, при повреждении подводящих кабелей и других неисправностях произвести выключение механизма доложить мастеру и не приступать к работе до устранения неисправности. При возникновении возгорания на участке, ...
Расчет объема работы локомотивного депо
Продукцией локомотивного депо являются перевозки и ремонт локомотивов. В связи с этим измерители объёма продукции депо рассчитываются отдельно по эксплуатации и ремонту. Показатели объёма эксплуатационной работы локомотивного депо и их расчет Объём работы по эксплуатации в депо характеризуют следую ...