Однополярне джерело живлення високочастотних ємнісних перетворювачів для вимірювань, контролю та діагностування металовиробів
DOI:
https://doi.org/10.31471/1993-9981-2020-1(44)-99-109Ключові слова:
контроль якості, вимірювання, діагностика, перетворювач ємнісного типу, схемотехніка, генератор радіосигналів напруги, тривалість імпульсу, частота.Анотація
Підвищити чутливість ємнісних ультразвукових перетворювачів можливо трьома способами: збільшенням ємності самого перетворювача, підвищенням прикладеного до обкладок перетворювача поляризуючої і імпульсної високочастотної напруги, використанням сучасних методів обробки збуджених і прийнятих з виробу інформаційних пакетних імпульсів. Збільшення ємності перетворювача обмежене конструктивними можливостями самого перетворювача і підбором діелектрика, що відокремлює пластину від поверхні електропровідного об'єкта контролю. Використання сучасних методів обробки прийнятої інформації значно ускладнює і здорожчує прилад із застосуванням ємнісного перетворювача. Найбільш прийнятним, на даний момент, способом підвищення чутливості є збільшення потужності високочастнотних генераторів подачі напруги за умови збудження пакетних імпульсів. Представлений в статті генератор дозволяє створювати імпульсні пікової напруги в малоємнісних перетворювачах більш 3 кВ з частотами до 5 МГц з тривалістю в 1 період частоти заповнення та частотами зондування до 1 кГц. Експериментально показано, що за допомогою макета нового генератора отримані амплітуди імпульсів, що пройшли сталевий зразок товщиною 20 мм, відношення яких до амплітуди завад, прийнятих мініатюрним п’єзоелектричним перетворювачем, становить 13 разів. Використання розробленого потужного підсилювача імпульсів напруги дозволить підвищити амплітуду імпульсів прийнятих від перетворювача і багаторазово відображених у виробі.
Завантаження
Посилання
Ermolov I. N., Lange Yu. V. Nerazrushayuschiy kontrol: Spravochnik: V 7 t. Pod obsch. red. V. V. Klyueva. T. 3: Ultrazvukovoy kontrol M.: Mashinostroenie, 2004. 864 p. [in Russian]
Kanevskiy I.N. Salnikova E.N. Nerazrushayuschie metodyi kontrolya: ucheb. Posobie. Vladivostok: Izd-vo DVGTU, 2007. 243 p. [in Russian]
Suchkov H.M., Nozdrachova K.L., Mishchanchuk E.V., Yeroshchenkov V.M. Prylady i metody akustychnoho kontroliu: navch. posibn. Kharkiv : NTU «KhPI», 2011. 220 p. [in Ukrainian]
W. Kuhl, G.R. Schodder and F.-K. Schröder, ‘Condenser transmitters and microphones with solid dielectric for airborne ultrasonics, Acustica 1954, No 4. P. 519-532.
W. Manthey, N. Kroemer and V. Mágori, Ultrasonic transducers and transducer arrays for applications in air, Meas. Sci. Techn. 1992, No 3. P. 249-261
Chimenti D.E., Fortunko C.M. Characterization of composite prepreg with gas-coupled ultrasonics. Ultrasonics 1994. No 32. P. 261-264.
Rogovsky A.J. Development and application of ultrasonic dry-contact and air-contact C-scan systems for non-destructive evaluation of aerospace composites. Mat. Eval. 1991. No 49, P. 1491-1497.
Babic M. 200-kHz ultrasonic transducer coupled to the air with a radiating membrane, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Contr. 1991 UFFC-38. P. 252-255.
Lynnworth L.C. Ultrasonic impedance matching from solids to gases. IEEE Trans. Sonics, Ultrason. 1965 SU-12. P. 37-48.
Gururaja T.R., Schultze W.A., Cross L.E., Newnham R.E., Auld B.A. Wang Y.J. Piezoelectric composite materials for ultrasonic transducer applications. Part I: Resonant modes of vibration of PZT rod-polymer composites. IEEE Trans. Son. Ultrason. 1985. SU 32. P. 481-498.
Fox J.D., Khuri-Yakub B.T. Kino G.S. High-frequency acoustic wave measurements in air’. Proc. IEEE 1983 Ultrason. Symp., Vol.1, P. 581-584.
Fox J.D., Khuri-Yakub B.T. Kino G.S. Acoustic resonator transducer for operation in air. Elec. Lett. 1985. No 21. P. 694-696.
Krauß O., Gerlach R., Fricke J. Experimental and theoretical investigations of SiO2-aerogel matched piezo-transducers. Ultrason. 1994. No 32, P. 217-222.
Teshigawara M., Shibata F., Teramoto H. High resolution (0.2mm) and fast response (2ms) range finder for industrial use in air. Proc. 1989 IEEE Ultrason. Symp., P. 639-642.
Tone M., Yano T.and Fukumoto A. High-frequency ultrasonic transducer operating in air. Japan. J. Appl. Phys. 1984, No 23, P. 436-L438.
Fortunko C.M., Schramm R.E., Teller C.M., Light G.M., McColskey J.D., Dubé W.P. Renken M.C. Pulse-echo gas-coupled ultrasonic crack detection and thickness gaging. Proc. Rev. Quant. Nondest. Eval. 1995. Vol. 14A and 14B, Ch. 312, P. 951-958.
Platte M. PVDF ultrasonic transducers for ultrasonic testing. Ferroelectrics. 1991, No 115. P. 229-246.
Ohigashi H., Koga K., Susuki M. Nakamishi T. Piezoelectric and ferroelectric properties of P(VDF-TrFE) copolymers and their application to ultrasonic transducers. Ferroelectrics 1984, No 60. P. 263-276.
Newnham R.E., Skinner D.P. Cross L.E. Connectivity and piezoelectric-pyroelectric composites. Mat. Res. Bull. 1978. No 13. P. 525-536.
Sahdom A.S. Application of Micro Electro-Mechanical Sensors (MEMS) Devices with Wifi Connectivity and Cloud Data Solution for Industrial Noise and Vibration Measurements.. Journal of Physics: Conference Series, Volume 1262, 1st Colloquium on Noise, Vibration and Comfort 7 March 2019, Selangor, Malaysia DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/1262/1/012025
Myhushchenko R.P., Suchkov G.M., Petrishchev O.N., Nozdrachova K.L. Model of electromechanical receiving transducers of ultrasound Rayleigh wave. Technical Electrodynamics. 2016(6). P. 83-89 DOI: https://doi.org/10.15407/techned2016.06.083
Miguschenko R.P., Suchkov G.M., Petrischev O.N., Desyatnichenko A.V. Teoriya i praktika elektromagnitno-akusticheskogo kontrolya. Chast 5. Osobennosti konstruirovaniya i prakticheskogo primeneniya EMA ustroystv ultrazvukovogo kontrolya metalloizdeliy: monografiya. Harkiv: TOV «Planeta-print», 2016. 230 p. [in Russian]
Miguschenko R.P., Suchkov G.M., Radev H.K., Petrischev O.N., Desyatnichenko A.V. Elektromagnitno-akusticheskiy preobrazovatel dlya ultrazvukovoy tolschinometrii ferromagnitnyih metalloizdeliy bez udaleniya dielektricheskogo pokryitiya. TehnIchna elektrodinamIka. 2016. No2. P. 78–82. [in Russian].
Myhushchenko R.P., Suchkov G.M., Petrishchev O.N., Nozdrachova K.L. Model of electromechanical receiving transducers of ultrasound Rayleigh wave. Technical Electrodynamics. No 2016(6). P. 83-89 DOI: https://doi.org/10.15407/techned2016.06.083.
Migachev S.A., Kurkin M.I., Smorodinskiy Ya.G. Beskontaktnoe vozbudzhenie zvuka v metalle videoimpulsom elektricheskogo polya. Defektoskopiya. 2016. No. 11. P. 48-53. [in Russian].
.png)
