ПЭП своими руками?!

[Анатолий1]

Мы же не можем просветлить границу для всего. Пластина же не зря четвертьволновая. Она для определенной длины волны. А для других длин появляется еще две границы на которых происходит отражение. И еще один поглощающий слой. Ты ведь видишь эту пленку на объективе. Само стекло бесцветно, т.к. Пропускает и отражает все волны одинаково. Нанес слой - прохождение чего-то улучшилось, но появился допустим синий отлив. Для длины синего цвета ситуация ухудшилась.

Серьёзный вопрос. А, вообще зачем нужна четвертьволновая пластина? Какой в ней смысл? Для согласования. А что такое согласование? Говорят, что "Согласуют один материал с другим по акустическому сопротивлению". Но в узк сопротивления отличаются в 15 и более раз, следовательно, что и известное согласование даст мизерный прирост в амплитуде уз импульса. Далее учтите, что импульс возбуждающий с дефектоскопа половина длины волны поступает на толстый ПЭП (у него нет второй границы с демпфером). Возбуждается импульс давления в пол-длины волны. Попадает в протектор, затем в воду потеряв амплитуду при переходе границ. Выигрыш в амплитуде из-за протектора мизерный. Зато теряем в разрешении, так как за этим первым импульсом будет "хвост" из импульсов переотражений в протекторе. И хоть она четвертьволновая, хоть другая хвост будет.
Это называется "пришёл поручик Ржевский и всё опошлил".
Можно и так поставить в тупик и сказать "Зачем согласовывать" или показать, что при импульсном возбуждении согласования нет.
А для оптики- там не импульс, там "монохроматическое колебание" и там всё по другому. Там четвертьволновый слой на отражение даёт усиление колебания, которое воспринимается как "просветление".
Вот как-то так. https://defektoskopist.ru/images/smilies/qip/bye2.gif

 

[swc]

Серьёзный вопрос. А, вообще зачем нужна четвертьволновая пластина? Какой в ней смысл? Для согласования. А что такое согласование? Говорят, что "Согласуют один материал с другим по акустическому сопротивлению". Но в узк сопротивления отличаются в 15 и более раз, следовательно, что и известное согласование даст мизерный прирост в амплитуде уз импульса. Далее учтите, что импульс возбуждающий с дефектоскопа половина длины волны поступает на толстый ПЭП (у него нет второй границы с демпфером). Возбуждается импульс давления в пол-длины волны. Попадает в протектор, затем в воду потеряв амплитуду при переходе границ. Выигрыш в амплитуде из-за протектора мизерный. Зато теряем в разрешении, так как за этим первым импульсом будет "хвост" из импульсов переотражений в протекторе. И хоть она четвертьволновая, хоть другая хвост будет.
Это называется "пришёл поручик Ржевский и всё опошлил".
Можно и так поставить в тупик и сказать "Зачем согласовывать" или показать, что при импульсном возбуждении согласования нет.
А для оптики- там не импульс, там "монохроматическое колебание" и там всё по другому. Там четвертьволновый слой на отражение даёт усиление колебания, которое воспринимается как "просветление".
Вот как-то так. https://defektoskopist.ru/images/smilies/qip/bye2.gif

Увы, Александр1, как говорил Козьмы Прутков, «Некоторые вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, а потому, что они не входят в круг наших понятий». Я уже сообщал, что не занимался ни разработкой ПЭП, ни иммерсионным методом. Поэтому только самые общие соображения.
Во первых, связи с оптикой гораздо больше, чем кажется на первый взгляд. И монохроматическая волна там редкость. Видимый свет имеет широкий спектр. И взаимодействие в обоих случаях одно – электромагнитное.
А во вторых, я уже сомневался в необходимости просветления при излучении. И продолжаю считать, что процессы при приеме важнее. Попробуйте поэкспериментировать по раздельной схеме. Излучатель с просветлением, приемник нет. Потом наоборот. Может что-то прояснится.
А про полуволновое возбуждение как-то и не понял. Мы хоть четвертью периода возбуждать будем, волна все равно меньше периода не будет.
ardon:

 

[Анатолий1]

монохроматическая волна там редкость. Видимый свет имеет широкий спектр.

Спасибо за ответ. Я так понимаю, что мы в форуме делимся своими соображениями, которые помогают нам по другому взглянуть на обыденные вещи.
Я бы сказал, что "Видимый свет имеет широкий спектр" монохроматических волн. Монохроматическая волна состоит из большого числа полупериодов. Попадая на протектор эти полупериоды (идущие в фазе) могут давать усиление (просветление) для четвертьволнового слоя, а могут делать слой невидимым, как для полуволнового слоя (полупериоды в противофазе).
С другой стороны одиночный импульс (полпериода) также создаёт широкий спектр. Спектр тем шире, чем круче фронт.
Импульс, попадая в протектор, не имеет поддержки (подпитки) от других синфазных импульсов (в отличие от волны) и сразу встают под сомнение вопросы просветления и т.д. известные из теории волн.

 

[Анатолий1]

А про полуволновое возбуждение как-то и не понял. Мы хоть четвертью периода возбуждать будем, волна все равно меньше периода не будет.

Пьезопластину возбуждает сразу на двух электродах перепад напряжения. То есть в двух направлениях от электрода идут акустические импульсы. Те импульсы, которые переотражаются в пластине и создают выходной акустический сигнал. Период этой волны получается от толщины пластины.
Привожу во вложении сигнал от пьезопластины, принятый широкополосным датчиком. Относительные амплитуды импульсов считаются по известным (несложным) формулам. Затем этот длинный импульс (отметим, что получился он от перепада напряжения) отражается, принимается пьезопластиной и получается уже принятый сигнал. Смотрите во втором вложении. Сигнал непохожий ни на возбуждающий, ни на излучаемый. Далее делаем оптимальный протектор. Что будет? Если будет интересно, напишите. Отвечу с картинками.

 

[swc]

Пьезопластину возбуждает сразу на двух электродах перепад напряжения. То есть в двух направлениях от электрода идут акустические импульсы. Те импульсы, которые переотражаются в пластине и создают выходной акустический сигнал. Период этой волны получается от толщины пластины.
Привожу во вложении сигнал от пьезопластины, принятый широкополосным датчиком. Относительные амплитуды импульсов считаются по известным (несложным) формулам. Затем этот длинный импульс (отметим, что получился он от перепада напряжения) отражается, принимается пьезопластиной и получается уже принятый сигнал. Смотрите во втором вложении. Сигнал непохожий ни на возбуждающий, ни на излучаемый. Далее делаем оптимальный протектор. Что будет? Если будет интересно, напишите. Отвечу с картинками.

Анатолий1. Я официально зарегистрированный на Аркаиме вождь "Левых Галактических уклонистов". Со мной шаманские штуки редко проходят. Интересная картинка. Особенно верхняя часть с обрезанной правой стороной. И что анализировать? Какая нечистая сила куда что дела? :shock: Ну и про сразу два электрода, получил истинное наслаждение. Интересно, что произойдет, если мы подадим напряжение только на один электрод, а второй занулим?

 

[Анатолий1]

Особенно верхняя часть с обрезанной правой стороной.

Всё "шаманство" в форме сигнала, которая и приведена. Поэтому есть правая часть нет, суть не меняется. Привожу картинки полностью.

 

[Анатолий1]

И что анализировать? Какая нечистая сила куда что дела?

Анализировать форму сигнала. Подали короткий импульс в полпериода, а получили длинный, который показан, как излученный. Шаманы здесь Якобсон и Редвуд. Они дали обоснование и расчёт излученному импульсу из пьезопластины. Затем Королёв. Во вложении привожу его картинки, объяснения, как получается излученный сигнал по Редвуду. Я привожу то же самое, но полученное практически. Поэтому никакого шаманства. Всё доказано практически и теоретически. И давно. А вот второй сигнал - из ввложения - это эхо-импульс излучённого - это то, что видит дефектоскопист на экране. Как видно-это совсем другая картинка. Здесь пока никто не обосновал - почему она другая? Вот поле для исследования.

 

[swc]

Всё "шаманство" в форме сигнала, которая и приведена. Поэтому есть правая часть нет, суть не меняется. Привожу картинки полностью.

Ну, то что излученный сигнал отличается от принятого, так и должно быть. Но ведь нам надо узнать, какой вклад в это вносит слой. Я бы поэкспериментировал по раздельной схеме. Сделать ведь Ваш заливной ПЭП несложно. Сделать 3. Один излучатель, один приемник без слоя и один со слоем. Смотать их вместе и посмотреть на разницу сигналов между двумя приемниками. Выделить влияние именно слоя. А так боюсь слишком много параметров (слой, среда, отражение) на один ПЭП. Надо как-то вклад именно слоя отделять. Вот все, что могу предложить.

 

[Анатолий1]

Ну и про сразу два электрода, получил истинное наслаждение. Интересно, что произойдет, если мы подадим напряжение только на один электрод, а второй занулим?

Шутку понял, понравилось. Однако, так оно и происходит. Это хорошо показано во вложении из книги Королёва. Там всё расписано и разрисовано откуда, что и куда. Шаманства нет.
Пишу коротко о сложном, поэтому не всё понятно. Когда-то, ранее я написал, что ПЭП это сложное математическое устройство. Вот сейчас только чуть- чуть это затронули насколько сложное. Тому примеры - выдержка из Королёва во вложении и вложение излученный и принятый сигнал. Идёт переработка сигнала ПЭПом по математическому закону.

 

[Анатолий1]

Ну, то что излученный сигнал отличается от принятого, так и должно быть.

Тут серьёзная тема для выяснения ситуации. Это мы, дефектоскописты, ультразвуковики к такому привыкли, что отличаются. А не должны отличаться. Если подал импульс (электрический), то и излучиться должен импульс (акустический) и принять, то есть на выходе должен быть импульс (электрический) и по форме такой же как и поданный.
Подал импульс на ПЭП -принял сигнал не импульс, а импульсную переходную характеристику ПЭП (это то что во вложении). Это понимают (см Королёва), начинают с ней бороться, побеждают за счёт падения амплитуды. Ненравится, что упала амплитуда, опять возвращаются к пьезопластинам, к протекторам.

 

[Анатолий1]

Выделить влияние именно слоя. А так боюсь слишком много параметров (слой, среда, отражение) на один ПЭП. Надо как-то вклад именно слоя отделять. Вот все, что могу предложить.

Спасибо.
Да, параметров много -- среда, протектор, пьезопластина, демпфер. Сюда надо добавить толщины протектора и пьезопластины. Сделаны сотни экспериментов. Выведена математическая модель. Выяснены причины изменения (на 20-30%) эффективной частоты ПЭП. Выведена формула определения толщины протектора. Определена зависимость эффективной частоты ПЭП от резонансной пьезопластины. Определён математический закон работы ПЭП при приёме. То есть суммируя всё вышесказанное, я могу зная, что возбуждение осуществляется импульсом нарисовать (математически) импульс излучаемый, а затем импульс на экране дефектоскопа.
Но вопрос не в этом. Вопрос в счастии бытия. Вопрос в радости познания, в возможности помочь, поделиться чем-то с единомышленниками, посмотреть на обыденные вещи с другой стороны и увидеть в них что-то интересное. Сегодня прощённое воскресенье- простите друзья если что не так.

 

[swc]

Но вопрос не в этом. Вопрос в счастии бытия. Вопрос в радости познания, в возможности помочь, поделиться чем-то с единомышленниками, посмотреть на обыденные вещи с другой стороны и увидеть в них что-то интересное. Сегодня прощённое воскресенье- простите друзья если что не так.

:drinks: Замечательные слова. Присоединяюсь от всей души.
И Вы, Анатолий1, и коллеги таже простите, если что не так.

 

[Михаил57]

:drinks: Замечательные слова. Присоединяюсь от всей души.
И Вы, Анатолий1, и коллеги таже простите, если что не так.

:drinks:
Простите и меня - дуру грешную :rofl:

 

[Анатолий1]

Выведена математическая модель. Выяснены причины изменения (на 20-30%) эффективной частоты ПЭП. Выведена формула определения толщины протектора. Определена зависимость эффективной частоты ПЭП от резонансной пьезопластины. Определён математический закон работы ПЭП при приёме. То есть суммируя всё вышесказанное, я могу зная, что возбуждение осуществляется импульсом нарисовать (математически) импульс излучаемый, а затем импульс на экране дефектоскопа.

Всё это и многое другое пока вошло в заявку на патент СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО СОГЛАСОВАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТА ИММЕРСИОННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С КОНТРОЛИРУЕМОЙ СРЕДОЙ от 17.06.2014г. и в две статьи
К ВОПРОСУ О ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И РАЗРЕШЕНИЯ ИММЕРСИОННОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
и вторая ИММЕРСИОННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.
Конечно это пока не всё. На сегодня удалось математически и экспериментально ответить на вопрос КАК ПРИНИМАЕТ ПЭП?
И самое интересное - с помощью любого ПЭП получать временное разрешение по воде в 30 мкм или в десятую часть от длины волны или на частоте 4 МГц определять толщину металлической полосы в 150 мкм. Сказки или как?https://defektoskopist.ru/images/smilies/qip/scratch_one-s_head.gif

 

[Михаил57]

Всё это и многое другое пока вошло в заявку на патент СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО СОГЛАСОВАНИЯ ПЬЕЗОЭЛЕМЕНТА ИММЕРСИОННОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ С КОНТРОЛИРУЕМОЙ СРЕДОЙ от 17.06.2014г. и в две статьи
К ВОПРОСУ О ВОЗМОЖНОСТИ ПОВЫШЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И РАЗРЕШЕНИЯ ИММЕРСИОННОГО ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ
и вторая ИММЕРСИОННЫЙ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ С УЛУЧШЕННЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.
Конечно это пока не всё. На сегодня удалось математически и экспериментально ответить на вопрос КАК ПРИНИМАЕТ ПЭП?
И самое интересное - с помощью любого ПЭП получать временное разрешение по воде в 30 мкм или в десятую часть от длины волны или на частоте 4 МГц определять толщину металлической полосы в 150 мкм. Сказки или как?https://defektoskopist.ru/images/smilies/qip/scratch_one-s_head.gif

Хочется почитать Ваши статьи. Выложите, пожалуйста, их в этой теме, для ознакомления.

 

[dea135]

Хочется почитать Ваши статьи. Выложите, пожалуйста, их в этой теме, для ознакомления.

да, найдем время. похоже будет интересней фантастики.

 

[Анатолий1]

Ситуация такая, что заявку и статьи я не могу пока открыть из-за всяких соглашений по авторскому праву (хотя автореферат выложить можно, наверно). Но в предыдущих сообщениях все темы затрагивались и проблемы поднимались. Если сказать и повториться, то до сих пор неизвестно, как работает ПЭП. Или проще вопрос, как работает пьезопластина, что на входе, а что на выходе? Далее непонятно, а как она принимает. Как проектировать ПЭП, без шаманства. Вопросов очень много. Почему частота ПЭП с протектором заметно падает?
Напишу немного "фантастики", то, что можно наверное, если заинтригует можно и дальше.
Для ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя обоснована применимость терминов чувствительность и разрешение, используемых в качестве основных характеристик метода ультразвукового контроля. Приведены методы измерения данных характеристик.
Поставлена задача статьи – найти метод, позволяющий одновременно повысить чувствительность и разрешение, реализовав это в акустическом тракте преобразователя, в его конструкции. Рассмотрена простая модель преобразователя, содержащего пьезоэлемент и демпфер. Для неё представлены известные расчёты относительных амплитуд полупериодов излучаемого акустического импульса в иммерсионную среду для разных материалов демпфера, пьезоэлемента. Приведены результаты измерения чувствительности и разрешения. Показано, что для такого преобразователя, реализующего двух-зеркальный акустический тракт, задача не может быть решена. Задача решается усложнением акустического тракта до трёх-зеркального, при рассмотрении модели преобразователя, содержащего протектор, пьезоэлемент и демпфер. Для этой модели разработан и приведён расчет, позволяющий определить относительные амплитуды полупериодов излучаемого акустического импульса в зависимости от используемых в преобразователе материалов. Теоретически обоснован эффект сжатия излучаемого акустического импульса при реализации трёх-зеркального акустического тракта относительно импульса, излучаемого простой моделью преобразователя.
А так спасибо за поддержку и интерес.

 

[iboneh]

Ситуация такая, что заявку и статьи я не могу пока открыть из-за всяких соглашений по авторскому праву (хотя автореферат выложить можно, наверно). Но в предыдущих сообщениях все темы затрагивались и проблемы поднимались. Если сказать и повториться, то до сих пор неизвестно, как работает ПЭП. Или проще вопрос, как работает пьезопластина, что на входе, а что на выходе? Далее непонятно, а как она принимает. Как проектировать ПЭП, без шаманства. Вопросов очень много. Почему частота ПЭП с протектором заметно падает?
Напишу немного "фантастики", то, что можно наверное, если заинтригует можно и дальше.
Для ультразвукового пьезоэлектрического преобразователя обоснована применимость терминов чувствительность и разрешение, используемых в качестве основных характеристик метода ультразвукового контроля. Приведены методы измерения данных характеристик.
Поставлена задача статьи – найти метод, позволяющий одновременно повысить чувствительность и разрешение, реализовав это в акустическом тракте преобразователя, в его конструкции. Рассмотрена простая модель преобразователя, содержащего пьезоэлемент и демпфер. Для неё представлены известные расчёты относительных амплитуд полупериодов излучаемого акустического импульса в иммерсионную среду для разных материалов демпфера, пьезоэлемента. Приведены результаты измерения чувствительности и разрешения. Показано, что для такого преобразователя, реализующего двух-зеркальный акустический тракт, задача не может быть решена. Задача решается усложнением акустического тракта до трёх-зеркального, при рассмотрении модели преобразователя, содержащего протектор, пьезоэлемент и демпфер. Для этой модели разработан и приведён расчет, позволяющий определить относительные амплитуды полупериодов излучаемого акустического импульса в зависимости от используемых в преобразователе материалов. Теоретически обоснован эффект сжатия излучаемого акустического импульса при реализации трёх-зеркального акустического тракта относительно импульса, излучаемого простой моделью преобразователя.
А так спасибо за поддержку и интерес.

Вообще это категорически интересно! Но у меня есть вопрос, так, для самоконтроля, вы случайно не Федорович? ardon:

 

[Анатолий1]

Отчество у меня другое.
Но интересно другое, а что главнее в узк, что первично, ПЭП или курица (дефектоскоп). Можно усовершенствовать ПЭП, а может надо знать как ПЭП работает и всё остальное не важно. Не надо демпфировать, протекторы и другое...

 

[iboneh]

Отчество у меня другое.
Но интересно другое, а что главнее в узк, что первично, ПЭП или курица (дефектоскоп). Можно усовершенствовать ПЭП, а может надо знать как ПЭП работает и всё остальное не важно. Не надо демпфировать, протекторы и другое...

Главное в УЗК - это принцип: "ультразвуковая волна преломляется на границе раздела сред", остальное детали. А ПЭП от дефектоскопа вообще не отделим, ни тем, ни другим по отдельности контроль не возможен. ardon: