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.
Индуктивность цепи нагрузки преобразователя
Индуктивность цепи нагрузки преобразователя рассчитывается по заданному значению kПmax при Umах и Imах. kПmax = 0,26; Umах = 3200 В; Imах = 360 А. По формуле (1.5) из [1] имеем . (4.7) Отсюда индуктивность цепи нагрузки преобразователя . (4.8) Гн. ...
Планирование ремонтов оборудования
Система технического обслуживания и ремонта применяется с целью предотвращения прогрессивного нарастания износа оборудования, внеплановых и аварийных ремонтов и поддержания его в работоспособном состоянии путем систематического ухода, надзора и принудительных остановок на профилактические осмотры и ...
Маркетинговые исследования
Маркетинговые исследования включают описание товара и его преимуществ; описание емкости и доли рынка; характеристику покупателей; анализ конкурентной среды; прогнозирование спроса на выпускаемую продукции и построение графика жизненного цикла товара. Чтобы описать товар, необходимо ответить на вопр ...