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一种空气耦合超声换能器研制
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作者 涂馨予 楼成淦 +3 位作者 金杭超 钟恺 陈昌杰 楼将波 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第6期892-897,共6页
针对空气耦合超声换能器存在换能器与空气介质阻抗失配,易造成电声转换效率低等问题,该文提出了一种采用空心酚醛树脂微球与环氧树脂基体研制的声匹配层,并对匹配层的声学特性进行测试与分析。测试结果表明,与空心玻璃微球匹配层相比,... 针对空气耦合超声换能器存在换能器与空气介质阻抗失配,易造成电声转换效率低等问题,该文提出了一种采用空心酚醛树脂微球与环氧树脂基体研制的声匹配层,并对匹配层的声学特性进行测试与分析。测试结果表明,与空心玻璃微球匹配层相比,空心酚醛树脂微球匹配层具有声速更低及插入损耗更大的特点。基于此,该文研制了一种空气耦合超声换能器,对两只经匹配后的换能器进行测试,分析了接收信号的时域及频域特征,并与空心玻璃微球匹配层换能器进行性能对比。结果表明,与空心玻璃微球匹配层相比,采用空心酚醛树脂微球匹配层可减小换能器带内起伏,使换能器的-6 dB带宽扩展2倍以上,并在时域上减小接收信号的拖尾。 展开更多
关键词 空气耦合超声换能器 空心酚醛树脂微球 环氧树脂基体 声学匹配层 有限元建模
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材料表面缺陷检测用空气耦合超声换能器的研制
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作者 张浩 赵旭 曾涛 《无损检测》 CAS 2022年第1期60-62,共3页
为解决在材料表面缺陷检测用空气耦合超声换能器的研制中,压电陶瓷材料与空气之间存在的巨大阻抗失配问题,将空心玻璃微珠和环氧树脂进行复合,制备出密度为550 kg·m^(-3),声速为2 300 m·s^(-1),声阻抗为1.3 MRayl,声衰减系数(... 为解决在材料表面缺陷检测用空气耦合超声换能器的研制中,压电陶瓷材料与空气之间存在的巨大阻抗失配问题,将空心玻璃微珠和环氧树脂进行复合,制备出密度为550 kg·m^(-3),声速为2 300 m·s^(-1),声阻抗为1.3 MRayl,声衰减系数(2.25 MHz下)为344 dB·m^(-1)的低声阻抗、低衰减的匹配层材料,并采用1/4波长匹配原理进行换能器设计。在此基础上制作空气耦合超声换能器,对其进行导纳谱测试和回波信号测试分析。结果表明,研制出的空气耦合超声换能器中心频率为204 kHz,-6 dB相对带宽为21.0%,具有较好的灵敏度和带宽。 展开更多
关键词 空气耦合超声换能器 阻抗匹配 空心玻璃微珠 环氧树脂
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多匹配层空气耦合压电超声换能器 被引量:10
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作者 卞加聪 胡文祥 周八妹 《应用声学》 CSCD 北大核心 2018年第1期96-100,共5页
该文针对超声无损检测与成像功能空气耦合换能器开展了分析计算和研制。为解决压电材料与空气间巨大的阻抗失配问题,进行了多匹配层设计,并基于有限元技术仿真设计了1-3压电复合材料参数。借助复数压电方程,导出考虑损耗的多匹配层压电... 该文针对超声无损检测与成像功能空气耦合换能器开展了分析计算和研制。为解决压电材料与空气间巨大的阻抗失配问题,进行了多匹配层设计,并基于有限元技术仿真设计了1-3压电复合材料参数。借助复数压电方程,导出考虑损耗的多匹配层压电复合材料换能器厚度振动等效电路,获得其等效导纳,以此计算电导谱,同时基于有限元技术数值计算相应电导谱,二者有较好的一致性。在此基础上分别设计制作复合压电材料,多匹配层材料以及由此构成的空气耦合超声换能器。换能器的实测电导谱与数值仿真结果一致。进一步的换能器回波信号测试及其谱分析结果表明,所研制的160 k Hz中心频率空气耦合换能器样品有较好灵敏度和带宽。这些结果说明,该文研制的空气耦合超声换能器的初样是成功的。 展开更多
关键词 空气耦合超声换能器 多匹配层 压电复合材料
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用作空耦超声换能器的聚丙烯多孔膜驻极体的压电性能
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作者 刘佳雯 邱勋林 +2 位作者 边裕清 朱武军 项延训 《功能材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期9133-9137,共5页
以初始厚度为50μm的国产聚丙烯(PP)多孔膜(PQ50)为原材料,通过微结构调控制备了不同厚度的压电驻极体膜,并对比研究了其与芬兰VTT开发的商用PP多孔压电驻极体膜HS70的压电和声学性能。结果表明薄膜的杨氏模量与厚度呈U型依赖关系,杨氏... 以初始厚度为50μm的国产聚丙烯(PP)多孔膜(PQ50)为原材料,通过微结构调控制备了不同厚度的压电驻极体膜,并对比研究了其与芬兰VTT开发的商用PP多孔压电驻极体膜HS70的压电和声学性能。结果表明薄膜的杨氏模量与厚度呈U型依赖关系,杨氏模量在厚度为60~65μm时出现谷值。PP压电驻极体膜的极化呈现阈值行为,在阈值电压以上,压电d_(33)系数随着极化电压的上升而显著增加。当极化电压为6kV时,厚度为60μm的PQ50多孔膜d_(33)达355pC/N,而HS70的d_(33)系数为179 pC/N。在1~10N的静态力范围内,两类PP多孔膜驻极体的压电d_(33)系数先下降后趋于平稳。以PQ50(厚度60μm)和HS70为振膜制作的超声换能器,其振幅分别为170和26 mV,带宽分别为320和180 kHz,因此,国产PQ50薄膜经微结构调控处理后表现出优于商售VTT薄膜的压电与声学性能。 展开更多
关键词 压电驻极体 聚丙烯多孔膜 空气耦合超声换能器 压电d 33系数 中心频率 带宽
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基于有限元的空耦超声相控阵Lamb波激发与检测 被引量:5
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作者 张迪 吴先梅 《应用声学》 CSCD 北大核心 2015年第3期201-206,共6页
近些年来,基于非接触式空气耦合超声换能器的无损检测技术在常规板材、纤维复合材料、层状结构材料、粘接界面等的检测中已经有了长足的发展。但是由于空气耦合超声自身特性的限制,如何提高空气声换能器的发射效率和接收灵敏度、提高接... 近些年来,基于非接触式空气耦合超声换能器的无损检测技术在常规板材、纤维复合材料、层状结构材料、粘接界面等的检测中已经有了长足的发展。但是由于空气耦合超声自身特性的限制,如何提高空气声换能器的发射效率和接收灵敏度、提高接收信号的信噪比已成为这一领域的重要课题。本文提出了电容式空气超声换能器阵列的构建和制作方法,能够有效提高空气耦合超声换能器的发射效率和接收灵敏度,并应用有限元方法对一维空气声线阵的声束动态偏转特性进行了模拟,构建流固耦合模型对空气声场及各向同性板材中的位移场进行了计算。计算发现,相控阵声束动态偏转在板中能够激励出Lamb波A0和S0模式,并对其频域特性进行了分析。此模型可以用于模拟空气耦合超声相控阵对板材的Lamb波无损检测。 展开更多
关键词 空气耦合超声换能器 无损检测 Lamb波激发 一维线性相控阵 有限元仿真
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Delamination damage detection of laminated composite beams using air-coupled ultrasonic transducers 被引量:16
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作者 LIU ZengHua YU HongTao +1 位作者 HE CunFu WU Bin 《Science China(Physics,Mechanics & Astronomy)》 SCIE EI CAS 2013年第7期1269-1279,共11页
Air-coupled ultrasonic transducers are used to generate and receive Lamb waves in quasi-isotropic laminated composite beams for delamination detection. The influence of incident angle on the excited mode is studied. N... Air-coupled ultrasonic transducers are used to generate and receive Lamb waves in quasi-isotropic laminated composite beams for delamination detection. The influence of incident angle on the excited mode is studied. Numerical calculation and experimental results show that a pure Lamb wave mode can be generated if the transmitting transducer is oriented at a specific angle, and the receiving transducer can either be oriented to detect the same mode as that generated by the transmitter or to detect another mode generated by mode conversion at a defect. A three-dimensional finite element model is created to predict the interaction of Lamb waves with delamination, and some unique mechanisms of interaction between A0 mode Lamb waves and delamination are revealed in detail. The experimental results obtained on laminated composite beam using air-coupled ultrasonic transducers are well in accordance with finite element simulation results. Research results show that air-coupled ultrasonic guided waves can be used for delamination damage detection effectively in laminated composite beams. 展开更多
关键词 delamination detection composite beam Lamb wave mode air-coupled ultrasonic transducer three-dimensional finite element simulation
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