双十科技关于激光非接触式换能器

Date:2022/9/30 9:23:58 / Read: / Source:本站

双十科技关于激光非接触式换能器
    由于接触式换能器中液态藕合剂的存在带来的一系列问题,因此人们一直孜
孜以求非接触式的方法来产生和接收超声。空气藕合式超声波换能器主要是从传
统的压电陶瓷超声换能器出发,通过增加藕合层的方法,制作适应以空气做介质
的换能器。采用低特性声阻抗、低衰减率、具有足够机械Q值的藕合材料,比如聚
醚矾(Polvethesulfonc)和尼龙(Nylon)等,将其加工成厚度合适的薄膜藕台层,
并将其应用到压电陶瓷制作的超声波换能器上。目前在商品化产品中占大多数的
空气藕合声换能器是1-3连接结构的压电陶瓷复合晶片换能器结构,这种结构能减
小传感器材料阻抗,具有更高的效率和更好的m合性能。但是,由于空气与金属
材料往返透射率极小(10-5),因此无法使用传统接触式超声常用的脉冲反射法检
测,发射探头和接收探头必须为专用探头。另外,超声波在空气中衰减剧烈,目
前主要在上限为1 MHz的低频率领域使用。当然,从另一个方面讲,可以使用空气
M合式低频超声波检测传统超声波检测困难的材料,如软质材料、高衰减材料等
不能用m合剂和水等做介质的材料,所以也可以说空气藕合超声波是对传统超声
波(指一般的接触式检测或水浸检测方法)不能检测领域的补充。
    另一种常见的非接触式传感器是电磁声换能器( Electromagnetic Acoustic
Transducer, EMAT),洛仑兹力式EAIAT的基本原理是通有高频电流的线圈放置
在金属物体附近,金属物体表层产生感生电流,若在同一时间施加一强磁场,与
涡流相互作用后产生交变洛仑兹力。金属原子在交变洛仑兹力的作用下产生往复
振动,当振动以一定方式传播出去就可以产生超声波。该过程的逆效应过程就是
利用EMAT接收超声的原理。铁磁材料中EMAT产生超声的藕合机理还有磁致伸
缩力和磁化力等。通过改变外加偏转磁场的大小和方向、高频电流的大小和频
率、线圈的形状和尺寸可以控制EMAT产生超声的类型、强弱、频率及传播方向等
参数。EM AT可以克服接触式换能器中藕合剂所带来的一系列问题,可以做到非接
触,具有不需要m合介质、可应用于自动、高速检测、高温状态检测等特点。但
EM AT也有其局限性。首先EM AT的工作原理决定丁它只能用于导电样品或者样品
具有导电表面层。其次,EMAT也有共振和带宽的问题,其灵敏度要比压电系统低
得多。电磁声换能器中感应线圈的阻抗随着频率的增大而增大,因此要得到几
MHz以上的高频换能器相对比较困难。另外,与接触式换能器一样,EM AT换能器
由于尺寸限制,其空间分辨率要做到毫米及以下量级比较困难,而且很难在一些
空间受限的结构中使用。光学方法是另一种非接触式的超声激发和探测方法。虽
然在超声场的探测和可视方面,条纹照相技术先于激光在超声学中得到应用,但
是激光的出现却使超声的激发、探测技术和应用得到了全新的发展。正如我们在
本章1.3节中所列的那样,激光激发和探测超声可以克服上面所述的绝大部分缺
点,因此,虽然要比传统的换能器代价昂贵且使用复杂,激光超声的研究还是受
到越来越多的重视,某些应用研究已经逐渐开始从实验室走向工业应用,比如航
空工业中的聚合物基复合材料检测、钢管厚度在线检测等。

Author:admin


现在致电 0755-28905930 OR 查看更多联系方式 →

Go To Top 回顶部