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.
Проверка передачи на контактную выносливость
Предварительно устанавливаем следующие параметры: коэффициенты : - коэффициент, учитывающий форму сопряженных поверхностей; ; где ; , ; =0,797; Уточнение окружной скорости: =18,63 м/с; Уточнение расчетной нагрузки: ; ,где =1111,42 Н; =44,045 Н/мм; =1,498; Определяем удельную расчетную окружную силу ...
Документооборот и условия поставки
Правила оформления документов, контрактов для интермодальных перевозок определяются правилами, рекомендованными Конференцией ООН по Торговле и Развитию (The United Nations Conference on Trade and Development - UNCTAD). (Данные правила можно найти в сети Интернет на странице: www.unctad.org). В виду ...
Выбор схемы преобразователя частоты и его обоснование
На основании вышесказанного выбираем схему 3х фазно – 3х фазного трехпульсного преобразователя, выполненного по нулевой схеме на 18 тиристорах и трансформаторной связью с питающей сетью. Схема преобразователя показана на Рис. 2.8 (а). В соответствии с изложенным преобразователь выполняет только фун ...