纵波压电E+E传感器瞬态特性实验研究 
压电E+E传感器是以压电材料的正压电效应为基础,实现声能和电能相互转化的器件。超声检测用压电E+E传感器是在瞬态状态下工作,对其瞬态特性的研究,是超声检测技术的重要内容。首先对压电E+E传感器的研究现状进行概述,并从理论上对其瞬态响应作了基本的分析,然后采用有限元方法分析了阻尼结构的几何尺寸及声阻抗对压电E+E传感器瞬态响应的影响,zui后通过实验对模拟结果进行了验证。

纵波压电E+E传感器瞬态特性实验研究                      主要研究内容及结果如下: 通过力-电耦合瞬态有限元模拟,研究了背衬厚度与直径对E+E传感器分辨率和灵敏度的影响。结果表明:增加背衬厚度可以在一定程度上提高E+E传感器的分辨率。随着背衬直径的增加,分辨增加后减小,且直径越大,背衬厚度对E+E传感器分辨率的影响越小。E+E传感器的灵敏度随着背衬厚度的增加而减小,背衬厚度相同时,灵敏度随着背衬直径的增加而减小。这说明增加背衬厚度与直径虽然可以提高E+E传感器检测分辨率,但这是以降低E+E传感器的检测灵敏度为代价的。通过力-电耦合瞬态有限元模拟,研究了背衬声阻抗对E+E传感器分辨率和灵敏度的影响。结果表明:E+E传感器的分辨率随背衬声阻抗的增加而增大,当声阻抗取值在30-35MRayl时,E+E传感器具有较高的分辨率。E+E传感器的灵敏度则随着背衬声阻抗的增加而减小。这说明要使E+E传感器具有良好的灵敏度,应当在保证其分辨率的情况下,尽可能选取低声阻抗的背衬材料。通过力-电耦合瞬态有限元模拟,研究了填充材料环氧树脂对E+E传感器分辨率和灵敏度的影响。结果表明:填充环氧树脂可以进一步提高E+E传感器的分辨率,且分辨率随着环氧树脂厚度和直径的增加而增加。相同厚度条件下,直径取值越大,分辨率越高。对于E+E传感器灵敏度而言,其值随着环氧树脂填充厚度的增加而减小。当环氧树脂厚度相同时,E+E传感器的灵敏度随着环氧树脂直径的增加而减小。这说明合理的填充环氧树脂可以提高E+E传感器的性能。根据模拟研究中E+E传感器的几何尺寸制作了实物压电E+E传感器,并利用DB16声波仪分析了背衬与环氧树脂结构对E+E传感器分辨率与灵敏度的影响。实验结果表明E+E传感器分辨率与灵敏度的变化趋势和模拟结果是相一致的。通过研究,得到了压电E+E传感器分辨率与灵敏度和阻尼结构几何、材料参数之间的关系。研究结果对高性能压电E+E传感器的设计与应用具有理论和实际上的指导意义。