10.14489/td.2023.03.pp.004-013

2023, 03 март (March)

DOI: 10.14489/td.2023.03.pp.004-013

Данилов В. Н.
О НЕКОТОРЫХ ВОЗМОЖНОСТЯХ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ НАКЛОННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОГЛАСУЮЩЕГО СЛОЯ МЕЖДУ ПЬЕЗОПЛАСТИНОЙ И ПРИЗМОЙ
(c. 4-13)

Аннотация. На основе компьютерного моделирования показана возможность повышения чувствительности наклонного преобразователя при использовании четвертьволнового согласующего слоя между призмой и пьезопластиной с оптимальным характеристическим импедансом из эпоксидной смолы и фенопласта с вольфрамовым наполнителем и текстолита и приведены количественные оценки такого повышения по сравнению со случаем отсутствия согласующего слоя. Проведена оценка возможностей использования для повышения чувствительности четвертьволнового металлического согласующего слоя из магния и алюминия (для номинальной частоты преобразователя 2,5 МГц). В случае такого слоя из алюминия спектр сигнала имеет два локальных максимума вследствие относительно большого по сравнению с оптимальным значением импеданса слоя, что приводит к искажению формы импульса и влияет на его длительность. Наличие двух максимумов спектра обусловлено тем, что пьезопластина и согласующий слой представляют собой две связанные колебательные системы с коэффициентом связи, превышающим величину обратной акустической добротности согласующего слоя, убывающую с ростом его характеристического импеданса.

Ключевые слова: наклонный преобразователь, пьезопластина, эхосигнал, частотный спектр, импульс, согласующий слой, демпфер, характеристический импеданс, акустическая добротность.

Danilov V. N.
ABOUT SOME POSSIBILITIES OF INCREASING THE SENSITIVITY OF AN ANGLE PROBE USING A MATCHING LAYER BETWEEN A PIEZOPLATE AND A PRISM
(pp. 4-13)

Abstract. Based on computer modeling, the possibility of increasing the sensitivity of an angle probe when using a quarter-wave matching layer between a prism and a piezoplate with an optimal characteristic impedance of epoxy resin and phenoplast with tungsten filler and textolite is shown and quantitative estimates of such an increase are given in comparison with the case of the absence of a matching layer. The evaluation of the possibilities of using a quarter-wave metal matching layer made of magnesium and aluminum (for the nominal frequency of the 2.5 MHz probe) to increase the sensitivity was carried out. In the case of such an aluminum layer, the signal spectrum has two local maxima due to the relatively large layer impedance compared to the optimal value, which leads to distortion of the pulse shape and affects its duration. The presence of two spectrum maxima is due to the fact that the piezoplate and the matching layer are two coupled oscillatory systems with a coupling coefficient exceeding the value of the inverse acoustic Q-factor of the matching layer, decreasing with increasing its characteristic impedance.

Keywords: angle probe, piezoplate, echo signal, frequency spectrum, pulse, matching layer, damper, characteristic impedance, acoustic Q-factor.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

В. Н. Данилов (АО «НПО «ЦНИИТМАШ», Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

V. N. Danilov (JSC “RPA “CNIITMASH”, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Неразрушающий контроль: справочник: в 8 т. Т. 3. Ультразвуковой контроль / И. Н. Ермолов, Ю. В. Ланге. 2-е изд., дораб. М.: Машиностроение, 2006. 864 с.
2. Ермолов И. Н. Контроль ультразвуком: крат. справочник. М.: НПО ЦНИИТМАШ, 1992. 86 с.
3. Королев М. В., Карпельсон А. Е. Широкополосные ультразвуковые преобразователи. М.: Машиностроение, 1982. 158 с.
4. Ермолов И. Н., Гитис М. Б., Королев М. В. и др. Ультразвуковые преобразователи для неразрушающего контроля. М.: Машиностроение, 1986. 279 с.
5. Данилов В. Н. К вопросу об использовании четвертьволновых согласующих протекторов в прямых преобразователях // Дефектоскопия. 2008. № 5. С. 66 – 78.
6. Данилов В. Н., Воронков В. А., Изофатова Н. Ю. Исследование амплитудно-частотной характеристики акустического тракта излучающего прямого преобразователя // Дефектоскопия. 1996. № 3. С. 37 – 45.
7. Данилов В. Н. Программа компьютерного моделирования работы электроакустических трактов дефектоскопов «ИМПУЛЬС+» // Дефектоскопия. 2006. № 3. С. 37 – 43.
8. Данилов В. Н. Об особенностях характеристик сигнала наклонного преобразователя с композитной пьезопластиной и различными типами пьезокерамики // Контроль. Диагностика. 2021. № 2. С. 6 – 16.
9. Ермолов И. Н., Вопилкин А. Х., Бадалян В. Г. Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии: крат. справочник. М.: НПЦ НК «ЭХО+», 2000. 109 с.
10. Ермолов И. Н. Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1981. 240 с.

Eng

1. Ermolov I. N., Lange Yu. V. (2006). Nondestructive Testing: Handbook: in 8 volumes. Vol. 3. Ultrasonic testing. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
2. Ermolov I. N. (1992). Inspection with ultrasound: a brief handbook. Moscow: NPO TsNIITMASh. [in Russian language]
3. Korolev M. V., Karpel'son A. E. (1982). Wideband ultrasonic transducers. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
4. Ermolov I. N., Gitis M. B., Korolev M. V. et al. (1986). Ultrasonic transducers for nondestructive testing. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
5. Danilov V. N. (2008). On the use of quarter-wave matching protectors in direct converters. Defektoskopiya, (5), pp. 66 – 78. [in Russian language]
6. Danilov V. N., Voronkov V. A., Izofatova N. Yu. (1996). Investigation of the amplitude-frequency response of the acoustic path of the radiating direct converter. Defektoskopiya, (3), pp. 37 – 45. [in Russian language]
7. Danilov V. N. (2006). Program for computer simulation of the electroacoustic paths of flaw detectors "IMPULS+". Defektoskopiya, (3), pp. 37 – 43. [in Russian language]
8. Danilov V. N. (2021). About features of characteristics of a signal of the angle beam probe with composite piezoplate and various types piezoelectric ceramics. Kontrol'. Diagnostika, (2), pp. 6 – 16. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2021.02.pp.006-016
9. Ermolov I. N., Vopilkin A. H., Badalyan V. G. (2000). Calculations in ultrasonic flaw detection: a brief handbook. Moscow: NPTs NK «EKHO+». [in Russian language]
10. Ermolov I. N. (1981). Theory and practice of ultrasonic testing. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 20%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2023.03.pp.004-013

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 20%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2023.03.pp.004-013

and fill out the form