СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕМПФЕРА ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для изготовления демпферов пьезоэлектрических преобразователей, предназначенных для измерения расхода веществ. Задачей изобретения является повышение эффективности и простота изготовления демпфера к ультразвуковым преобразователям. Способ включает в себя обезжиривание и прокаливание пьезоэлемента в модифицированной смоле, нагретой выше температуры кипения воды, установку пьезоэлемента в глухое отверстие литьевой полуматрицы или корпуса преобразователя. Новым в способе является то, что на тыльную сторону пьезоэлемента насыпают наполнитель на высоту не менее полуволны на резонансной частоте преобразователя, заливают связующим и отверждают.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для изготовления демпферов пьезоэлектрических преобразователей, предназначенных для измерения расхода веществ.

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.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности и простота изготовления демпфера к ультразвуковым преобразователям.

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.

Способ изготовления демпфера для преобразователя осуществляется следующим образом.

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.

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.

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.

Таким образом, отверждение насыпного наполнителя (не смешивая его со связующим адгезивом), помещенного на тыльную сторону пьезоэлемента, позволило повысить эффективность и упростить изготовление демпфера.

Предлагаемый способ изготовления демпфера для преобразователей может быть использован в серийном производстве с применением искусственных смол и клеев.