Конструктивные особенности преобразователей

Основные акустические параметры наклонных преоб­разователей — ширина диаграммы направленности, раз­решающая способность (по оси пучка), чувствитель­ность— определяются их конструкцией, а именно: раз­мерами и конфигурацией, углом ввода, акустическими константами призмы и степенью демпфирования.

Преобразователь состоит из следующих основных элементов: пьезопластины, демпфера, призмы, протекто­ра и корпуса.

Пьезопластина — является основным элементом ПЭП. Ее изготавливают из пьезоэлектрических материа­лов: кварца, цирконата-титаната свинца (ЦТС), титаната бария и др. Пьезопластина обычно имеет толщину, рав­ную половине длины волны УЗК в пьезоматериале на рабочей частоте. На противоположных поверхностях пластины располагаются металлические (обычно сереб­ряные) электроды для приложения электрического поля. От формы электродов зависят работающие участки пьезопластин. Во избежание пробоя по краям пластины часто оставляют неметаллизированную полоску.

Демпфер служит для гашения свободных колеба­ний пьезопластины, т.е. для получения коротких УЗ-импульсов, а также для предупреждения механических по­вреждений пьезопластин, особенно тонких. Материал демпфера и его форма должны обеспечивать достаточно сильное затухание УЗК без многократных отражений. В некоторых ПЭП (например, наклонных) демпфер час­то отсутствует.

Призма изготовляется обычно из износостойкого материала с небольшой скоростью ультразвука (оргстекло, полистирол, поликарбонат, деклон, капролон и др.), что позволяет при относительно небольших углах падения получать углы преломления до 90°. Размер приз­мы зависит главным образом от размера и формы пьезопластины.

При разработке и изготовлении преобразователей размеры, форму и материал призмы выбирают таким образом, чтобы они по возможности удовлетворяли сле­дующим основным требованиям: обеспечивали достаточ­ное гашение УЗК, возникающих при отражении волн на границе раздела призма — изделие, при этом незначи­тельно ослабляли УЗК в самой призме. Кроме того, ма­териал призмы должен обладать износостойкостью и смачиваемостью, а в ряде случаев и термостабильностью.

Протектор защищает пьезоэлемент от изнашива­ния и воздействия контактной жидкости, улучшает акус­тический контакт при контроле контактным способом. Для повышения износостойкости преобразователя к пьезопластине приклеивают протекторы толщиной 0,1 — 0,5 мм из кварца, бериллия, стали, смол с порошковым наполнителем (например, порошком из компаунда или бериллия) и т. п. Протекторы также изготавливают в виде сменных пленок из эластичных пластмасс, например из полиуретана. В этом случае между пьезопластиной и протектором вводят контактную жидкость (масло).

Корпус преобразователя обеспечивает прочность конструкции, а также экранирование пьезоэлемента и выводов от электронных помех (для этого корпус из пластмассы металлизируют).