基于PZT的新型柔性梳状表面波传感器研究
发布时间:2018-06-19 20:46
本文选题:表面波 + 柔性梳状传感器 ; 参考:《仪器仪表学报》2017年07期
【摘要】:针对厚壁管道表面缺陷检测,研究了一种基于PZT的柔性梳状表面波传感器。首先,采用有限元仿真的方法对钢板和厚壁管道上等间距梳状表面波传感器的阵元间距、阵元宽度、阵元个数、阵元长度进行了优化,以及阵元个数和阵元长度对传感器指向性的影响进行了研究,并通过优化选取背衬材料、设计背衬厚度,改善了表面波信号的拖尾现象;其次,根据仿真结果研制了新型柔性梳状表面波传感器,并进行了性能测试实验,实验结果与仿真结果吻合较好。通过仿真优化,得到当传感器阵元间距为λ_R(λ_R为相应表面波波长),阵元宽度为λ_R/2,阵元个数为5时,传感器表面波信号拖尾较小,能量较为集中。实验表明,根据仿真参数研制的梳状表面波传感器具有良好的指向性,并且能够实现厚壁管道表面缺陷的检测。
[Abstract]:A flexible comb surface wave sensor based on PZT is studied for the surface defect detection of thick wall pipeline. Firstly, the finite element simulation method is used to optimize the array element spacing, array width, array number and array length of the equal-spacing comb surface wave sensor on steel plate and thick wall pipeline. The effects of the number of array elements and the length of array elements on the directivity of sensor are studied, and the thickness of backing material is optimized to improve the trailing phenomenon of surface wave signal. According to the simulation results, a new type of flexible comb surface wave sensor is developed, and its performance is tested. The experimental results are in good agreement with the simulation results. By means of simulation optimization, it is obtained that when the sensor array element spacing is 位 _ R _ R (位 _ s _ S _ R is the corresponding surface wave wavelength), the array element width is 位 _ S _ R _ (2), the number of array elements is 5, the sensor surface wave signal tail is smaller and the energy is more concentrated. The experimental results show that the comb surface wave sensor developed according to the simulation parameters has good directivity and can be used to detect the surface defects of thick wall pipeline.
【作者单位】: 北京工业大学机械工程与应用电子技术学院;
【基金】:国家自然科学基金(51235001、51505013、11372016)项目资助
【分类号】:TP212
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