[1] Изобретение относится к
контрольно-измерительной технике и может быть использовано для изготовления демпферов пьезоэлектрических преобразователей, предназначенных для измерения расхода веществ.
[2] Известен способ
изготовления демпфера ультразвукового преобразователя, заключающийся в том, что пьезопластину с подготовленной для пайки поверхностью размещают в форме, заполняют последнюю расплавленным
электропроводящим демпферующим материалом и охлаждают его до отверждения [1]
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ изготовления демпфера для
ультразвукового преобразователя, заключающийся в том, что пьезоэлемент после обезжиривания прокаливают в нагретой выше температуры кипения воды в модифицированной смоле, устанавливают пьезоэлемент в
глухом отверстии литьевой полуматрицы или в корпусе преобразователя [2]
Недостатком известного технического решения является невозможность получить демпфер с характеристическим импедансом,
близким к волновому сопротивлению пьезоэлемента, так как повышение процентного содержания наполнителя для увеличения импеданса демпфера приводит к увеличению вязкости и неоднородности всей массы, что
крайне осложняет ее заливку и приклейку к пьезоэлементу. Недостаточное затухание УЗ волн в таких демпферах приводит к необходимости увеличения размеров всего преобразователя.
[3] Задачей
заявляемого изобретения является повышение эффективности и простота изготовления демпфера к ультразвуковым преобразователям.
[4] Поставленная задача достигается тем, что в способе
изготовления демпфера преобразователя, включающего обезжиривание и прокаливание пьезоэлемента в модифицированной смоле, нагретой выше температуры кипения воды, установку пьезоэлемента в глухое
отверстие литьевой полуматрицы или корпуса преобразователя, согласно изобретению на тыльную сторону пьезоэлемента насыпают наполнитель на высоту не менее полуволны на резонансной частоте
преобразователя, заливают связующим и отверждают.
[5] Способ изготовления демпфера для преобразователя осуществляется следующим образом.
[6] Пьезоэлемент обезжиривают известным
способом и прокаливают в разогретой модифицированной смоле с температурой выше температуры кипящей воды. За время выдержки все микропоры пьезоэлемента заполняются модифицированной смолой. После
прокаливания пьезоэлемент по скользящей посадке устанавливают в глухое отверстие литьевой полуматрицы или корпусе выбранного преобразователя. Далее обезжиренный и прокаленный наполнитель с выбранными
размерами частиц дозированной порцией насыпают на тыльную сторону пьезоэлемента и подготовленным связующим с выбранным объемом заливают пьезоэлемент с насыпным наполнителем. В предлагаемом способе
связующее выбирают с достаточной жизнестойкостью при повышенной температуре отверждения, так как смачивание улучшается с повышением температуры (происходит снижение поверхностного натяжения).
Связующее сначала растекается в насыпном слое, потом происходит захлопывание пор, а затем затекание в поры. В данном способе связующее протекает через слой наполнителя к пьезоэлементу за счет
гравитационных сил. Для более полного молекулярного контакта адгезива с наполнителем отверждение можно вести под давлением. Связующее, прошедшее через слой наполнителя, вступает в реакцию в
поверхностной пленкой модифицированной смолы, тем самым образуется прочное клеевое соединение насыпного слоя наполнителя с тыльной стороной пьезоэлемента. После полимеризации демпфер с приклеенным
пьезоэлементом извлекают из литьевой полуматрицы и формируют протектор известным способом.
[7] Разработанная технология позволяет получить демпфер с акустическим импедансом, близким к
акустическому импедансу пьезапластины. Пьезопреобразователь с таким демпфером при возбуждении электрическим импульсом, равным по длительности половине периода собственных колебаний пьезоэлемента,
может излучать ультразвуковые импульсы длительностью порядка двух-трех полупериодов колебаний.
[8] Кроме того, предложенный способ позволяет получить демпфер с переменными свойствами:
максимальным характеристическим импедансом вблизи пьезоэлемента (малый коэффициент отражения) и минимальной скоростью звука и плотностью в противоположном конце демпфера, получаемые за счет послойного
размещения наполнителей с различной плотностью, максимальной у тыльной стороны пьезоэлемента и минимальной у противоположного конца демпфера. От плавности изменения свойств демпфера зависит
коэффициент отражения по всей длине демпфера.
[9] Таким образом, отверждение насыпного наполнителя (не смешивая его со связующим адгезивом), помещенного на тыльную сторону пьезоэлемента,
позволило повысить эффективность и упростить изготовление демпфера.
[10] Предлагаемый способ изготовления демпфера для преобразователей может быть использован в серийном производстве с
применением искусственных смол и клеев.
