聲發射傳感器的發展

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聲發射傳感器的發展

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在聲發射技術的應用中,傳感器是獲取信息的關鍵部件之一。就A傳感器的發展分三個專題即《壓電換能器》《接觸傳感器和光檢測器》及《傳感器的標準》作了概述。
1、壓電換能器--獲取聲發射信息的最大困難來自噪聲的干擾,因此,提高傳感器的靈敏度和選擇合適的頻率窗口是研制傳感器和改善其性能的一個重點。目前主要仍然是采用壓電陶瓷換能器,大多數共振頻率在100KH2 1MHz除壓電陶瓷外,還有新的壓電材料如:用亞乙烯氧(Vinylidenefluoride)和三氧乙烯(Trifluroethylene)的聚合物什敏感元件的換能器。其優點是低成本、寬動態范圍、缺點是工作溫度不能超過70℃,靈敏度比壓電陶瓷差。壓電傳感品中獲得標志性進展的是MBS(美國國家標準局,現為NIST)提出的錐形寬帶換能器,沒有陶瓷壓電換能器共振物性的干擾,能接近達到傳遞函數為常數的要求。錐形壓電換能器提出后,北京航空航天大學在保護膜、背襯、接地及增加內或前置放大器等方面做了改進。
2、非接觸傳感器和光檢測器--壓電式傳感器的優點是:價廉、容易使用、靈敏度高,缺點是(1)絕對校準比車困難;(2)對不同的聲波模式(例如縱波和表面波)響應不同;(3)頻響很難避免傳感器或電路的共振影響;(4)檢測時,傳感器耦合在試件表面會引起傳遞聲波的畸變;(5)耦合劑的使用增加檢測的未知因素;(6)傳感器尺寸木對較大,只能得到接觸面區域的平均測量效果。因此,要研究開發非接觸式的寬帶傳感器電容式傳感器和激光干涉原的光檢測器。非接觸式傳感器的靈敏度偏低,使用不方便,必須在簡化結構,增強實用性方面作改進。
3、傳感器的校準-一傳感器的校準量進行班的定量研究,不同數據互換和從E信號中獲取源信息的基礎。電容式傳感器和光探測器絕對校準相對簡單。
校準咀傳感器最簡單的方法是把它和靈敏度已知的“標準”傳感器在模擬源作用下,進行輸出比對得出。E傳感器較準研究中最突出的進展是互易校準和表面脈沖校準。互易校準是一種傳統的絕對校準方法,是繞開不易測準的聲學多數(表面位移速度等),只測量傳感器的電學特性就可獲得發送響應和接收靈敏度。從而保證測量的準確性。表面脈滬校準的理論基礎,是階段躍力作用在半無限媒質表面產生的法向位移可由理論算出,改進后的電容式傳感器對模擬源(玻璃毛細管破裂)的響應則從實驗上證明電容式傳感器作為標準位移傳感器和玻璃毛細管破裂作為階躍源的可靠性,傳感器較準是在經過嚴格平直拋光處理的鋼試塊上進行的,在模擬源的對稱兩側放上標準電容式傳感器(靈敏度已知)和待測傳感器,比較兩者的輸出即可獲得待測傳感器的靈敏度曲線。
欲知詳細內容,請查閱:中國第九屆聲發射學術研討會論文集(2001年8月)第12~20頁

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