Toepassing van Piezo Keramiek Gebruik vir ultrasoniese nie-vernietigende toetsing

Die ontwikkelingsgeskiedenis en kenmerke van ultraklank

Akoestiek, as 'n tak van fisika, is 'n wetenskap wat die voorkoms, voortplanting, ontvangs en effekte van klankgolwe bestudeer. Voor 1940 was daar slegs enkelkristal piëso-elektriese materiale, wat gemaak het dat ultrasoniese golf nie algemeen gebruik word nie. In die 1970's is PLZT deursigtige piëzo-elektriese keramiek ontwikkel. Die ontwikkeling van piëzo-elektriese materiale het die ontwikkeling van die ultrasoniese veld grootliks bevorder.

Die totale frekwensie van klankgolwe is 10-4 Hz tot 1014 Hz. Oor die algemeen word klankgolwe met 'n frekwensie van 2 × 104 Hz tot 2 × 109 Hz ultrasoniese golwe genoem. Ultraklank, as deel van klankgolwe, wat die basiese wet van klankgolfvoortplanting volg, maar piëzo-keramiekskyfkristal het ook 'n paar uitstaande kenmerke: ① Die rigting van ultraklankgolwe is goed: Ultrasoniese golwe het dieselfde rigting as liggolwe, en kan rigtinggewend deur 'n spesiale ontwerp oorgedra word. Effektiewe opsporing in die opsporingsvoorwerp, hoe hoër die ultrasoniese frekwensie, hoe beter is die rigting; ② dit is 'n sterk ultrasoniese penetrasievermoë vir die meeste media, dit het 'n sterk penetrasievermoë; ③ hoë ultrasoniese energie: Die werkfrekwensie van ultrasoniese opsporing is baie hoër as die frekwensie van klankgolwe en het hoë energie; ④ Ultrasoniese golwe het kort golflengtes en klein diffraksieverskynsels: as gevolg van hul hoë frekwensie en kort golflengte, is die refleksies wat deur voorwerpdefekte veroorsaak word, maklik om te vind, dus word dit dikwels gebruik vir foutopsporing. Dit is hierdie eienskappe wat ultraklank wyd gebruik in nie-vernietigende toetse.

Basiese beginsels van ultrasoniese toetsing

Ultrasoniese golwe versprei in verskillende media. Wanneer die koppelvlak teëgekom word, sal die ultrasoniese golwe refleksie, breking en golfmodusomskakeling ondergaan. Refleksies vind plaas by heterogene raakvlakke met verskillende akoestiese impedansies. Wanneer ultrasoniese golwe loodreg inval van medium 1 tot medium 2, is die reflektiwiteit by die koppelvlak R. Hoe groter die verskil in akoestiese impedansie tussen die twee media, hoe sterker is die refleksie van ultrasoniese golwe by die koppelvlak. Hoe groter die akoestiese impedansie verskil tussen die insluitings in die Pzt materiaal piëzo-elektriese keramiek en die substraat, hoe groter is die moontlikheid van opsporing.

Opsporing inhoud

Piezo keramiek opgespoor deur ultrasoniese metode kan verdeel word in porositeit opsporing en oppervlak defek opsporing. Detection porositeit van piezo keramiek Die sterkte, elastiese modulus, en digtheid van piezo keramiek is direk verwant aan die porositeit. Die porositeit van sommige piëzo-komponente bepaal of dit gebruik kan word. Daar is ook 'n sekere verband tussen die transmissiespoed van ultrasoniese golwe en porositeit (of digtheid) in piëzokeramiek.wat verkry kan word deur werklike meting, en dan kan die porositeit van piëzo-keramiek verkry word deur vergelykings te gebruik.

Die huidmondjies word gereduseer tot ewekansig georiënteerde ellipsoïede, wat eenvormig in 'n isotropiese matriks versprei is. Die saamgestelde mikromeganiese model word gebruik om die spoed van klank te bereken en dit met die meetwaardes te vergelyk. Die porositeit word bereken. Wanneer die teoretiese digtheid van piëzo-keramiekmateriaal bekend is, kan die porositeit uit die massadigtheid bereken word. Daar is baie metodes om die liggaamsdigtheid te meet. Die Archimedes-metode word algemeen gebruik. Die interne defekte van piëzo-keramiek kan ook opgespoor word deur die opsporingsmetode van waterdompelfout. Wanneer die defekte opgespoor word deur die wateronderdompeling longitudinale golf vertikale foutopsporingsmetode, kan die straalpad direk gelees word. Om klein defekte op te spoor, kan 'n laerfrekwensie-sonde eerder gebruik word.

 Oppervlakte defek opsporing

Vir piëzo-keramiek is oppervlakdefekte van dieselfde vorm en grootte meer geneig om skade te veroorsaak as interne defekte, dus die opsporing van oppervlakdefekte is veral belangrik. Die oppervlakdefekte van piëzo-keramiek word gewoonlik opgespoor deur wateronderdompeling-oppervlakgolfmetode. Die ultrasoniese golf (longitudinale golf) val skuins in op die oppervlak van die voorwerp wat in die water gedompel moet word. Wanneer die invalshoek θc groter is as die tweede kritieke hoek θC, versprei die gebreekte klankgolwe almal langs die oppervlak van die werkstuk en vorm 'n oppervlakgolfvergelyking: Cl 1-langs in water Snelheid van klank; Cr2——Soniese oppervlaksnelheid van waterdompeling in die werkstuk.

Die oppervlakgolfgolflengte is korter as die skuifgolfgolflengte, en die verswakking is ook groter as die skuifgolf. Terselfdertyd versprei dit net langs die oppervlak. Wanneer dit skerp hoeke of rande teëkom, sal daar sterk weerkaatsing-eggo's wees. Hoe groter die kromming, hoe sterker is die weerkaatsing. Wanneer die oorstroomde oppervlakgolf op die oppervlak van die toetsblok voortplant, kan energie in die water lek, dus na slegs 'n paar millimeter word die hoogte van die gereflekteerde golf van die oorstroomde oppervlakgolf aansienlik verminder. In die lig van die klein amplitude kenmerk van die gereflekteerde golf transmissie afstand, die piezo keramiek ring transducer moet so na as moontlik aan die defek wees. Benewens die bogenoemde metodes, kan kamelektrode-omskakelmetode, ultrasoniese mikroskoopmetode en laserskanderende ultrasoniese mikroskoopmetode gebruik word vir die opsporing van moderne piëzo-keramiekoppervlakdefekte. Tot dusver is daar nie baie navorsing oor ultrasoniese keramiekfoutopsporing in moderne China nie, die opgehoopte data is klein, en daar is geen standaardtoetsblokke met sterk objektiwiteit nie. Die navorsingsrigtings wat in die toekoms versterk moet word, is die ontwikkeling en toepassing van nuwe foutopsporingsmetodes en die ontwikkeling van hoëwerkverrigtingsondersoeke. Natuurlik, met die vinnige ontwikkeling van inligtingstegnologie, wat deur rekenaartegnologie beliggaam word, ontwikkel moderne ultrasoniese nie-vernietigende toetstegnologie ook na digitale seinverwerking en inspeksiebeelding.