空气换能器研制及应用.pdf

摘要发展。本文主要进行以下几方面的工作。ü砑忧爸梅糯笃骷奥瞬ㄆ鳎⒖掌荒芷骷觳庾爸茫每掌荒芷鞫蕴沾刹牧希金属材料、非金属材料进行穿透检测,检验空气换能器的穿透能力,判断材料的致密状况。成空气换能器由于其具有非接触,扫查快速、不需要耦合剂等优点,在国外已经有了较大的紫燃虻ソ樯芄獬S眉咐嗫掌荒芷鳎⒏菔笛槭业奶跫又醒≡窈鲜实幕荒芷鳎参照国外空气换能器的加工工艺进行加工,在制成实物后对其声场特性进行理论分析,在这个基础上对声场进行检测,与理论分析进行比较,评定其性能。谧陨淼募觳庖瞧魃献鹘徊降母慕銮糠⑸涔β剩源锏侥芾每掌荒芷骷觳獾哪的。功地利用共振频率判断出木板厚度。关键词:空气换能器耦合声场检测
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⑨嗽囊第一章绪论§甀空气耦合超声检测的历史际,因此想利用空气作为耦合剂。在年代,空气耦合超声用来检测木制品和轮胎【赟,有人研制出的空气换能器,用于检测复合材料,然而这些应用受到了技术的限制,在灵世ǖ继岣咧械绕德实木劢够荒芷骷耙瞧鞯牧槊舳取F湟馕蹲趴掌詈霞际酰谀承§空气耦合超声检测现状当前,在空气中发射和接收超声波及以气体为耦合介质进行超声检测己发展成检测声学的一个重要领域。气介式超声检测的优点主要表现在两个方面:一是其非接触式检测方式,适合于无法使用水或其它耦合剂的许多应用领域;二是气体中声波波长短,低频空气超声换能器在距离测量、室内报警、导盲等方面已经得到了广泛应用。它们都以从固体界面反射回来的声波为信息载体,主要反映反射物表面的位置或声学特性。另一类应用需要使声波透入固体,以检测固体样品中的缺陷等。这就是空气耦合非接触式超声无损检测与评价,反映的是固体样品内部的结构与性质。空气中超声材料检测长期以来没有得到很好发展,其主要原因是气体和固体气体和固体界面上的声透射非常低。尽管其它方面的原因如空气中高频超声波的强衰减特性、空气中声速随环境变化、空气中检测声波易受环境噪声影响等也制约了空气超声检测的发展,但长期以来限制空气中超声检测技术应用的还是空气超声换能器本身。由于换能器材料与空气声阻抗的严重失配,使得空气超声换能器效率低、频带窄,脉冲余许多年来,超声技术的应用者认识到,在某些场合用水或其它耦合剂来耦合不切实敏度,穿透性及分辨率等技术指标上均很难达到要求。到八十年代末,由及均已逝情况下可以产生与水耦合超声技术相同的效果。在气体中进行成像或测距具有更高的分辨率和精度。三是适合大面积快速扫查并成像。,使得振长,从而导致空气耦合超声检测系统无法达到一般超声检测系统的灵敏度、信噪比和分辨率。同济大学硕士学位论文
⑨嫩学§.掌詈铣荒芷§.掌詈铣荒芷鞯挠τ随着材料科学和微加工技术的发展,空气超声换能器的研究有了较大进展。采用多层匹配技术的压电陶瓷空气换能器中心频率已达ǔ滩逅泶%左右。采用半导体硅工艺制成的电容式换能器的频率上限可达砜纱笥遥⒂泻芨叩牧槊舳取A硗猓捎酶春喜牧虾透叻肿友沟绫∧さ目掌换能器也有较好的性能,使得空气中超声检测技术得到了发展,也使空气耦合超声无损检测成为可能。另一方面,与超声检测相关的电子技术近十年来也得到了迅速发展。从脉冲信号源功率及低噪声放大器性能的提高,到信号检测与处理技术的更新,都促进了空气耦合超声检测技术的发展。近几年来,空气耦合超声换能器得到了众多新的应用0ǎ何恢枚说愦ǜ,涂层、布匹厚度测量“砻嫒毕莶饬棵牛何徊饬縡等。空气超声换能器还被用于工业控制领域,作为手视觉传感器和生物医学领域,用于测量癌症引起的皮肤病变、儿童脊椎侧凸【取T谖匏鸺觳夥矫妫捎每掌蟹⑸洹⒖掌薪邮盏闹苯蛹觳技术,和采用激光激发超声、空气中接收超声的混合式检测技术已趋于成熟都被用于材料的无损检测和评价,可望用于航空部件等大型试样,纤维材料等不宜采用水耦合物体的无损检测。空气耦合超声换能器按其工作原理可分为静电式、电动式、压电式、磁致伸缩式、气流式等。用于检测声学的主要有静电式和压电式两种。,换能器导噬鲜潜湫偷牡缛莼荒芷和驻极体换能器等。,从材料分类,有以锆酞酸铅4淼难沟缣沾及改良性陶瓷材料,以及复合材料和高分子薄膜等。按匹配方法分有:匹配层法,复合材料法,多层结构振子等。近年来,随着高效空气声换能器的研制成功和电子技术的发展,使得空气中超声检测技术显示出新的活力,并得到了广泛应用。利用空气中超声回波检测技术可实现距同济大学硕士学位论文
◎嗽嘉§空气换能器的最新发展饬可úニ俣绕拦滥静闹柿浚庵旨际跻丫艹墒欤淙宦龀逵惺毕拗屏硕源巢且许多产品检测可以应用传统的平面波检测结构,使用合格和不合格两种质量判别方材料的物理特性一般和声速有关,这可以通过测量声波穿过材料所需要的时间来获离的非