基于压电晶片阵列的管中导波时反检测方法研究

为提高超声导波技术对管中小缺陷的检测能力,提出一种采用窄带高压脉冲激发安装在管道外表面的压电晶片阵列实现管中导波时间反转检测的新方法。该方法采用窄带脉冲同时激励沿管道表面轴对称安装的压电晶片阵列,从各压电晶片接收到的反射回波中提取含L(n,2)模态的缺陷信息进行时间反转,并用获得的时反波再次激励阵列中对应压电晶片,整个阵列将同时接收到较单一L(n,2)模态信号。试验结果表明,该方法能较好地抑制导波的频散、多模态特性,提高缺陷回波信噪比,增加对小缺陷的检测能力。同时,时反前、后所检测到的管道端面和缺陷反射回波的导波模态几乎相同,可采用特定频率的L(0,2)模态群速度作为时反后缺陷波包的传播速度;且时反后的幅值最大的缺陷波包能重构窄带初始激励信号幅值最大的波包,可有效增加缺陷波包的辨识能力。

基于压电晶片阵列的复合材料层合板损伤检测研究

作为现阶段广泛使用的结构在线损伤检测方案,基于Lamb波的结构健康监测技术能够适用于极小的损伤检测,如结构当中存在的分层、裂纹等,正是因为其所具有的上述优势,其已经成为学术界研究的热点技术。鉴于此,本研究系统研究了基于压电晶片阵列的复合材料层合板损伤检测,通过建模,系统阐述了合材料层合板损伤识别方法,希望通过本研究发挥抛砖引玉的作用,为为基于Lamb波的结构健康监测技术发展提供一定的理论参考。

基于钽酸锂晶片的太赫兹热释电探测器

针对自由空间和波导传输太赫兹辐射功率兼容测试的需求,开展了光敏面直径为10 mm的多功能太赫兹热释电探测器的相关研究。通过有限元分析及热电耦合仿真设计,建立了敏感元件由100μm厚的钽酸锂(LiTaO3)晶片和碳纳米管吸收层组成的太赫兹热释电探测器模型;采用优化的精确减薄抛光和剥离等关键工艺,重点攻克了采用大晶片多阵列方式制作LiTaO3基太赫兹热释电探测器敏感元件的工艺难题,并完成了太赫兹热释电探测器的研制。在设定条件下,该探测器的响应度为371.8 V/W,噪声等效功率为0.34 nW/Hz^1/2。实验结果表明,设计并制作的太赫兹热释电探测器的集成度高、响应度良好、噪声等效功率低,能够有效解决大光斑太赫兹光束功率测试问题。

一种新型宽波束超声探头声场的研究

分析了一种新型12晶片宽波束超声探头的设计。通过单晶片及多晶片阵列的声场建模,仿真和实测声场分布验证,证明该新型12晶片宽波束超声探头比某型8晶片探头具有更加优异的宽波束声场覆盖能力。