سرامیک های پیزوالکتریک برای فناوری تست غیر مخرب

مواد پیزوالکتریک p iezoelectric  d isc  t ransducer  دارای خواص کوپلینگ نیرو-الکتریک عالی هستند و به طور گسترده در زمینه آزمایش های غیر مخرب استفاده می شوند. فن آوری تست غیرمخرب ارتعاش پیزوالکتریک دارای ویژگی های زیر است: 1) نسبت به آسیب های داخلی کوچک سازه های بزرگ حساس است. 2) پایدار و قابل اعتماد، محدوده خطی گسترده عملیات، قادر به انطباق با شرایط کاری پیچیده تر. 3) پایداری قابل اعتماد تر. پردازش داده های بعدی ساده است. این مقاله طراحی کلی دستگاه آزمایش غیر مخرب پیزوالکتریک را ارائه می‌کند.

ابتدا یک مولد سیگنال و یک تحریک کننده پیزوالکتریک به عنوان بخش تحریک و بخش انتشار سیگنال انتخاب می شوند. دستگاه هسته قسمت تحریک، سرامیک پیزوالکتریک است و عملیات خاص به شرح زیر است: ابتدا سرامیک پیزوالکتریک روی سطح یا داخل قطعه آزمایش کامپوزیت چسبانده یا دفن می شود. به این ترتیب، می توان اجزای حسگر و تحریک را به طور همزمان به هم متصل کرد. سپس یک سیگنال موج مربعی ولتاژ معمولی توسط ژنراتور سیگنال تولید می شود و سیگنال ولتاژ موج مربع به راحتی تولید می شود و دقت تجزیه و تحلیل بالایی دارد. با توجه به اثر پیزوالکتریک معکوس، سرامیک پیزوالکتریک که در معرض تحریک ولتاژ قرار می‌گیرد، تغییر شکل می‌دهد تا قطعه آزمایش کامپوزیت را برای تولید یک سیگنال ارتعاشی دوره‌ای ایجاد کند. انرژی ساختار داخلی نیز تغییر می کند. ارتعاش دوره ای سازه به نوبه خود باعث تغییر شکل سرامیک پیزوالکتریک می شود. با توجه به اثر مثبت پیزوالکتریک، سنسور پیزوالکتریک یک سیگنال ولتاژ متناوب متفاوت تولید می کند، سیگنال را جمع آوری می کند، آن را با تقویت کننده تقویت می کند و سپس مقداری تداخل را فیلتر می کند. سیگنال به کرنش سنج مقاومت ارسال می شود و سپس از ابزار اکتساب دیجیتال برای دیجیتالی کردن سیگنال جمع آوری شده استفاده می شود و در نهایت برای تجزیه و تحلیل و پردازش سیگنال به کامپیوتر متصل می شود. این امکان تجزیه و تحلیل پارامترهای ساختاری داخلی کامپوزیت را فراهم می کند. دستگاه تست کشش الکترونیکی عمدتاً برای آزمایش کشش مواد استفاده می شود. مدل انتخاب شده دستگاه تست کشش الکترونیکی WDW300 است. مزایا به شرح زیر است:

1) بارگیری و اندازه گیری قطعه آزمایشی با دقت بالا امکان پذیر است.

2) موتور DC و سیستم تنظیم سرعت بدون پله تریستور می تواند تنظیم بدون پله را درک کند.

ابزار سنجش بار سنسور بار کشی نوع BLR42 را انتخاب می کند. روش اتصال به صورت پل وتستون می باشد. کرنش سنج مقاومت و اجزای حساس الاستیک به قطعه تست متصل می شوند. روش چسبندگی می تواند حالت پل کامل باشد که می تواند حساسیت را بهبود بخشد؛ این ابزار ارزان تر است و می تواند شکل موج های دلخواه و سیگنال های باند وسیع تولید کند. اسیلوسکوپ از اسیلوسکوپ دو مسیره و نمایشگر دو مسیر برای مشاهده سیگنال تحریک و سیگنال پاسخ به طور همزمان استفاده می کند. با مقایسه رکورد سیگنال توسط کلکتور با سیگنال نمایش داده شده در اسیلوسکوپ، می توانید تعیین کنید که آیا سیگنال به دست آمده تحریف شده و میزان اعوجاج. همچنین می توانید نمایش سیگنال روی اسیلوسکوپ را مشاهده کنید تا مطمئن شوید که ولتاژ سیگنال ارسالی به کلکتور از حداکثر مجاز کلکتور تجاوز نمی کند.

 

را حلقه پیزوسرامیک مواد PZT8  در سنسور پیزوالکتریک دارای مقاومت داخلی بسیار بالایی است و قدرت سیگنال خروجی کم است. به طور کلی، نمی توان آن را مستقیماً نمایش، ضبط و استفاده کرد و نیاز به تبدیل امپدانس و تقویت سیگنال دارد. بنابراین، مدار اندازه گیری مورد استفاده با حلقه سرامیک پیزوالکتریک مواد سخت  باید یک پیش تقویت کننده امپدانس ورودی بالا باشد که دارای دو کارکرد است: اولی تقویت سیگنال ضعیف سنسور پیزوالکتریک است. دوم خروجی سنسور با امپدانس بالا است. تبدیل به خروجی با امپدانس کم. تقویت کننده شارژ را می توان از تقویت کننده شارژ DHF2A تولیدی انتخاب کرد. استرین گیج مقاومتی دستگاه از نوع YD28 می باشد. کرنش سنج دارای یک مدار بازخورد در داخل است که می تواند به طور خودکار صفر شود و رانش صفر را از بین ببرد. کرنش سنج همچنین دارای مزایای نویز کم، پاسخ فرکانس وسیع و پایداری بالا است. یک مدار حفاظتی داخلی قطع برق برخی از عوامل ناامن را حذف می کند.

ابزار جمع‌آوری داده‌های WSUSB مورد استفاده در این مقاله دارای 16 کانال است. این ابزار یک دستگاه نسبتا پیشرفته با فناوری اسکن خودکار کانال و حافظه بافر FIF0 است، بنابراین داده ها می توانند به طور خودکار جمع آوری و پردازش شوند و سرعت پردازش نیز بسیار بالا است. دریافت سیگنال از نرم افزار استفاده می کند. نرم افزار تحلیل و پردازش سیگنال از نرم افزار V.0205 استفاده می کند که با سیستم عامل سازگار است. بنابراین، نصب راحت است و طبق دستورالعمل می توان آن را خودآموز یاد گرفت. در طول آزمایش، برخی از عوامل نامرتبط همیشه در آزمایش اختلال ایجاد می کنند، مانند ولتاژ بالا و پایین، تداخل میدان های الکتریکی و مغناطیسی خارجی. بنابراین تنظیم سیگنال ورودی بسیار ضروری است. پس از آزمایش ها و آزمایش های مکرر، متوجه شدم که تنظیم کننده ولتاژ AC SM7801J می تواند به این هدف دست یابد.

جمع آوری سیگنال باید به موارد زیر توجه شود:

1) سیگنال اندازه گیری نباید از حداکثر مقدار تجاوز کند.

2) نسبت سیگنال به نویز سیگنال ورودی نسبتاً زیاد است. اگر سیگنال های نویز بیشتری وجود داشته باشد، باید توسط فیلتر پردازش شود.

3) سرعت تبدیل کلکتور، سرعت پردازش کامپیوتر و سرعت انتقال رابط را تست و تجزیه و تحلیل کنید.

مراحل طراحی آزمایشی این مقاله به موارد زیر تقسیم می شود:

1) کریستال سرامیکی پیزوالکتریک جوش داده شده و بر روی سطح نمونه تیر کامپوزیتی مبتنی بر فیبر کربن ثابت می شود. و تست عملکرد این سنسور خانگی;

2) بررسی عملکرد ابزار مورد استفاده در آزمون. اشکال زدایی ابزار و تنظیم پارامترها.

3) یک نمونه کامپوزیت سالم آزمایش می شود و سیگنال در یک کانال ثبت می شود.

4) قطعه آزمایش را روی دستگاه کششی الکترونیکی قرار دهید، فشار فزاینده ای را به قطعه آزمایش اضافه کنید، سیگنال را آزمایش کنید و در فرآیند بارگذاری (یعنی فرآیند آسیب نمونه)، و کسب دو کانال را ثبت کنید.

5) سیگنال جمع آوری شده را وارد کامپیوتر کنید، از نرم افزار برای تبدیل داده ها استفاده کنید و سپس تجزیه و تحلیل طیف را انجام دهید.