ПЭП своими руками?!

[Alexander]

А на практике применяется слой воды (обсуждалось на форуме) и сразу появляется отражение от металла. И где ж тут согласование?

Какое отражение, если вы используете наклонный ввод?

 

[Анатолий1]

Сообщение от Анатолий1
Если интересно найду. Читал. Этот вопрос даже в подробностях изучался то ли в книге, то ли в статье.
Где??? У классиков я не нашел, хотя все на них ссылаются.

Сразу не нашёл. В узк говорят о соотношении (со-направленности) диаграмм направленности ПЭП и плоскодонного отверстия. И отсюда приходят к отношению их диаметров. Однако в оптике про дифракцию сказано больше. Цитирую кое-что"При распространении излучения в оптически неоднородных средах дифракционные эффекты заметно проявляются при размерах неоднородностей, сравнимых с длиной волны. При размерах неоднородностей, существенно превышающих длину волны (на 3—4 порядка и более), явлением дифракции, как правило, можно пренебречь. В последнем случае распространение волн с высокой степенью точности описывается законами геометрической оптики. С другой стороны, если размер неоднородностей среды сравним с длиной волны, в таком случае дифракция проявляет себя в виде эффекта рассеяния волн." Раз волны рассеиваются, то дефекта "не видно".

 

[Анатолий1]

Это около 2,5 периодов на частоте 5 МГц. А не могли бы вы сравнить ваши результаты с каким-то серийным известным ПЭП? Вы не пишите какой тип ПЭП, частота и пр.
Еще лучше будет, если приведете изображение радиосигнала и АЧХ, как принято в стандартах.

У GE L4NU чувствительность ниже, а так можно с ним. Для картинки, не умею прикреплять вложения. Видел, что можно, но не знаю как.

 

[Анатолий1]

Вы не пишите какой тип ПЭП, частота и пр.

ПЭП иммерсионный, прямой, частоты делал от 2,1 до 5,7МГц, диаметр пьезопластины 15мм, коэффициент двойного преобразования 19дБ.

 

[Анатолий1]

Сообщение от Анатолий1
А на практике применяется слой воды (обсуждалось на форуме) и сразу появляется отражение от металла. И где ж тут согласование?
Какое отражение, если вы используете наклонный ввод?

Я непонятно выразился. Имеется в виду потеря энергии при переходе волны из призмы в воду и ещё раз из воды в металл. Получается, что как и в иммерсионном методе есть переход из воды в металл и,следовательно, те же самые потери энергии.

 

[Анатолий1]

Делал ПЭП с одной полуволной, а чтобы без потери чувствительности - 2,5 - 3 периода по уровню 0,1.

Как говорят "А с этого момента поподробнее"
Цитата -"чтобы без потери чувствительности"
Это значит, что чувствительность равна чувствительности "голой" пьезопластинки в воде (около 20дБ)?

 

[Анатолий1]

Еще лучше будет, если приведете изображение радиосигнала и АЧХ, как принято в стандартах.
У GE L4NU чувствительность ниже, а так можно с ним. Для картинки, не умею прикреплять вложения. Видел, что можно, но не знаю как.

Пробую добавить вложение.

 

[Alexander]

Это значит, что чувствительность равна чувствительности "голой" пьезопластинки в воде (около 20дБ)?

Анатолий, а что вы под этим подразумеваете? 20 дБ относительно чего?

 

[Alexander]

Я непонятно выразился. Имеется в виду потеря энергии при переходе волны из призмы в воду и ещё раз из воды в металл. Получается, что как и в иммерсионном методе есть переход из воды в металл и,следовательно, те же самые потери энергии.

Абсолютно другие потери. В много раз меньшие. Это так называемый тонкий слой. Механизмы передачи энергии совсем другие.

 

[dea135]

Анатолий, а что вы под этим подразумеваете? 20 дБ относительно чего?

это коэффициент двойного преобразования. на пластину было подано напряжение U1 - пластина излучила- сигнал отразился (как бы без потерь) и пришел на пластину- вот возникшее напряжение на пластине U2 и будет определять этот коэффициент 20log(U1/U2).
в приведенном случае это, например, 200 вольт возбуждение и, значит, 20 вольт прием. в общем, вменяемо.

 

[Alexander]

это коэффициент двойного преобразования. на пластину было подано напряжение U1 - пластина излучила- сигнал отразился (как бы без потерь) и пришел на пластину- вот возникшее напряжение на пластине U2 и будет определять этот коэффициент 20log(U1/U2).
в приведенном случае это, например, 200 вольт возбуждение и, значит, 20 вольт прием. в общем, вменяемо.

Это теоретическая или практическая величина? Как учитывается нагрузка, распространение, затухание, расстояние и т.п.?

 

[dea135]

С другой стороны, если размер неоднородностей среды сравним с длиной волны, в таком случае дифракция проявляет себя в виде эффекта рассеяния волн." Раз волны рассеиваются, то дефекта "не видно".

это классический пример софизма. для развлечения два известных на выбор:
1) То, что ты не потерял, ты имеешь. -Ты не потерял рога. - Значит, ты их имеешь.
2) Чем больше учишься, тем больше знаешь. -Чем больше знаешь, тем больше забываешь. - Чем больше забываешь, тем меньше знаешь.- Чем меньше знаешь, тем меньше забываешь.- Но чем меньше забываешь, тем больше знаешь.-Так для чего учиться?
а теперь вопрос по теме. Анатолий1, а в чем различие, в рассматриваемом контексте, между механизмом рассеяния и вторичным переотражением по принципу Гюйгенса-Френеля?

 

[dea135]

Это теоретическая или практическая величина? Как учитывается нагрузка, распространение, затухание, расстояние и т.п.?

и так и так. с одной стороны это характеристика пъезопластины, а с другой ее можно измерить. как измерить? есть вот такой документ-МИ 1865-88 ГСИ. Государственная поверочная схема для средств измерений коэффициента двойного преобразования и ширины диаграммы направленности акустического поля ультразвуковых иммерсионных прямых совмещенных пьезоэлектрических преобразователей...
для нагрузки на воду измерить очень несложно- там затухание не большое. понятно, что будет зависеть от нагрузки на среду и прочее. в первом приближении для преобразователя (у него же тоже такой же коэффициент есть) это отношение амплитуды зондирующего к отраженному от плоскости в дальней зоне. в общем это импульсный коэффициент двойного преобразования, а не импульсный тоже самое, но только для амплитуды спектров.

 

[Михаил57]

Моё мнение. Согласование пьезоэлемента ПЭП с контролируемой средой осуществляется с помощью четвертьволнового просветляющего слоя, которым может быть протектор. Z протектора среднегеометрическое между соседними средами. Это как бы из классики. Это работает, но есть тонкости, есть диапазон, где это работает, а не чёткое равенство. Опять же таки наклонный датчик, тоже согласован с контролируемой средой через призму из пластика, чем через воду. Опять же потому, что меньше перепад по Z. Но это опять в теории. А на практике применяется слой воды (обсуждалось на форуме) и сразу появляется отражение от металла. И где ж тут согласование?

Для наклонных ПЭП применяются просветляющие слои между пластиной и призмой. А сама призма наклонного ПЭП просветляющим слоем быть не может.
Для иммерсионных ПЭП тоже применяются просветляющие слои и это дает хорошие результаты.

 

[Михаил57]

Как говорят "А с этого момента поподробнее"
Цитата -"чтобы без потери чувствительности"
Это значит, что чувствительность равна чувствительности "голой" пьезопластинки в воде (около 20дБ)?

Я сравнивал по СО-2. Измерял амплитуду эхо-сигнала от Ф6.

 

[Alexander]

Я сравнивал по СО-2. Измерял амплитуду эхо-сигнала от Ф6.

Михаил, опишите, что и с чем вы сравнивали. Это интересно и ваш опыт будет полезен.

 

[Михаил57]

Михаил, опишите, что и с чем вы сравнивали. Это интересно и ваш опыт будет полезен.

Сравнивал по амплитуде от Ф6 ПЭП с голой пластиной на призме (через сырую эпоксидку) и на той же призме ту же пластину с демпфером, просветляющими слоями, электронным согласованием. Сравнения проводились поэтапно. Было оценено влияние на амплитуду каждого из указанных наворотов. Это позволило оптимизировать указанные ухищрения для получения короткого сигнала (широкой полосы) без потери чувствительности. А часто даже с более высокой чувствительностью (на 4-6дБ). Важно!!! Для разных частот, углов и разных материалов призмы влияние наворотов разное. Естественно это делалось только при отработке технологии. В результате были получены экспериментальные таблицы, позволяющие выбрать навороты для любого мыслимого угла призмы, для традиционных пластмасс и частот от 1 до 10 МГц.
Надо бы развить такие эксперименты для пластин разной формы. Подозреваю, что могут быть неожиданные результаты. А пока сделано только для круглых пластин традиционных размеров.

 

[Alexander]

Сравнивал по амплитуде от Ф6 ПЭП с голой пластиной на призме (через сырую эпоксидку) и на той же призме ту же пластину с демпфером, просветляющими слоями, электронным согласованием. Сравнения проводились поэтапно. Было оценено влияние на амплитуду каждого из указанных наворотов. Это позволило оптимизировать указанные ухищрения для получения короткого сигнала (широкой полосы) без потери чувствительности. А часто даже с более высокой чувствительностью (на 4-6дБ). Важно!!! Для разных частот, углов и разных материалов призмы влияние наворотов разное. Естественно это делалось только при отработке технологии. В результате были получены экспериментальные таблицы, позволяющие выбрать навороты для любого мыслимого угла призмы, для традиционных пластмасс и частот от 1 до 10 МГц.
Надо бы развить такие эксперименты для пластин разной формы. Подозреваю, что могут быть неожиданные результаты. А пока сделано только для круглых пластин традиционных размеров.

А есть ли у вас результаты сравнения с серийными широко распространенными ПЭП?

 

[Михаил57]

А есть ли у вас результаты сравнения с серийными широко распространенными ПЭП?

Нет. Такая цель не ставилась. Мои ПЭП делались в определенном конструктиве для механического сканирования. Но их покупали и для ручного контроля те, кому надоело морочиться с серийными широко распространенными ПЭП.

 

[Анатолий1]

Абсолютно другие потери. В много раз меньшие. Это так называемый тонкий слой. Механизмы передачи энергии совсем другие.

Экспериментировал я с этим слоем. Толщину слоя делал от "о" и более. Такое впечатление, что толщина слоя на амплитуду принимаемого эхо-импульса не влияет. То есть, как потеряли амплитуду, то и всё. От тонкости слоя не зависит. Другой пример. Возьмите две пластины Йогансона, создайте минимально тончайший водяной слой между ними. Прозвучите. Будет отражение и будет потеря энергии.