ceramiche piezoelettriche per la tecnologia dei test non distruttivi

I materiali piezoelettrici piezoelettrico  del disco  a trasduttore  hanno eccellenti proprietà di accoppiamento forza-elettrico e sono ampiamente utilizzati nel campo dei controlli non distruttivi. La tecnologia dei controlli non distruttivi con vibrazione piezoelettrica ha le seguenti caratteristiche: 1) è sensibile a piccoli danni interni di grandi strutture; 2) stabile e affidabile, ampio range di funzionamento lineare, in grado di adattarsi a condizioni di lavoro più complicate; 3) stabilità più affidabile. La successiva elaborazione dei dati è semplice. Questo articolo presenta il progetto complessivo del dispositivo piezoelettrico per prove non distruttive.

Innanzitutto, come porzione di eccitazione e porzione di emissione del segnale vengono selezionati un generatore di segnale ed un eccitatore piezoelettrico. Il dispositivo principale della parte di eccitazione è una ceramica piezoelettrica e il funzionamento specifico è il seguente: in primo luogo, la ceramica piezoelettrica viene incollata o sepolta sulla superficie o all'interno del pezzo di prova composito. In questo modo è possibile collegare contemporaneamente i componenti di rilevamento e di eccitazione; quindi un tipico segnale di tensione ad onda quadra viene generato dal generatore di segnale e il segnale di tensione ad onda quadra è facile da generare e ha un'elevata precisione di analisi. Secondo l'effetto piezoelettrico inverso, la ceramica piezoelettrica sottoposta a eccitazione di tensione verrà deformata per guidare il pezzo di prova composito per generare un segnale di vibrazione periodica. Anche l'energia della struttura interna cambia. La vibrazione periodica della struttura guiderà a sua volta la deformazione della ceramica piezoelettrica; in base all'effetto piezoelettrico positivo, il sensore piezoelettrico genererà un segnale di tensione periodicamente variabile, raccoglierà il segnale, lo amplificherà con un amplificatore e quindi filtrerà alcune interferenze. Il segnale viene inviato all'estensimetro a resistenza, quindi lo strumento di acquisizione digitale viene utilizzato per digitalizzare il segnale raccolto e infine collegato al computer per analizzare ed elaborare il segnale. Ciò consente l'analisi dei parametri strutturali interni del composito. La macchina per prove di trazione elettronica viene utilizzata principalmente per la prova di trazione dei materiali. Il modello selezionato è la macchina per prove di trazione elettronica WDW300. I vantaggi sono i seguenti:

1) È possibile caricare e misurare il provino con elevata precisione;

2) Il sistema di regolazione continua della velocità del motore CC e del tiristore può realizzare una regolazione continua.

Lo strumento per il rilevamento del carico seleziona il sensore di carico in tiro di tipo BLR42. Il metodo di connessione è sotto forma di ponte di Wheatstone. L'estensimetro a resistenza e i componenti elastici sensibili sono fissati al provino. Il metodo di adesione può essere la modalità full bridge, che può migliorare la sensibilità; questo strumento è più economico e può generare forme d'onda arbitrarie e segnali a banda larga. L'oscilloscopio utilizza l'oscilloscopio a doppia traccia e il display a doppia traccia per osservare contemporaneamente il segnale di eccitazione e il segnale di risposta. Confrontando il segnale registrato dal collettore con il segnale visualizzato sull'oscilloscopio, è possibile determinare se il segnale acquisito è distorto e il grado di distorsione; è inoltre possibile osservare la visualizzazione del segnale sull'oscilloscopio per garantire che la tensione del segnale inviata al collettore non superi il massimo consentito dal collettore.

 

IL L'anello piezoceramico in materiale PZT8  nel sensore piezoelettrico ha una resistenza interna molto elevata e la potenza del segnale di uscita è ridotta. In genere, non può essere visualizzato, registrato e utilizzato direttamente e deve essere sottoposto a trasformazione di impedenza e amplificazione del segnale. Pertanto, il circuito di misurazione utilizzato con L'anello ceramico piezoelettrico in materiale duro  deve essere un preamplificatore ad alta impedenza di ingresso, che ha due funzioni: la prima è amplificare il segnale debole del sensore piezoelettrico; il secondo è quello di emettere il sensore con alta impedenza. Trasformato in un'uscita a bassa impedenza. L'amplificatore di carica può essere selezionato dall'amplificatore di carica DHF2A prodotto. L'estensimetro a resistenza del dispositivo è di tipo YD28. L'estensimetro è dotato di un circuito di feedback interno che può azzerarsi automaticamente ed eliminare la deriva dello zero. L'estensimetro presenta anche i vantaggi di basso rumore, ampia risposta in frequenza ed elevata stabilità. Un circuito interno di protezione dallo spegnimento elimina alcuni fattori pericolosi.

Lo strumento di acquisizione dati WSUSB utilizzato in questo documento ha 16 canali. Lo strumento è un dispositivo relativamente avanzato con tecnologia di scansione automatica dei canali e memoria buffer FIF0, quindi i dati possono essere raccolti ed elaborati automaticamente e anche la velocità di elaborazione è piuttosto elevata. L'acquisizione del segnale utilizza un software. Il software di analisi ed elaborazione del segnale utilizza il software V.0205, compatibile con il sistema operativo. Pertanto, l'installazione è comoda e può essere autoappresa seguendo le istruzioni. Nel corso dell'esperimento, alcuni fattori non correlati interferiranno sempre con il test, come l'alta e la bassa tensione, l'interferenza di campi elettrici e magnetici esterni. Pertanto, è assolutamente necessario regolare il segnale di ingresso. Dopo ripetute prove e test, ho scoperto che il regolatore di tensione CA SM7801J può raggiungere questo obiettivo.

La raccolta dei segnali deve prestare attenzione a:

1) Il segnale di misura non deve superare il valore massimo;

2) Il rapporto segnale/rumore del segnale di ingresso è relativamente alto. Se sono presenti più segnali di rumore, questi devono essere elaborati dal filtro;

3) Testare e analizzare la velocità di conversione del raccoglitore, la velocità di elaborazione del computer e la velocità di trasmissione dell'interfaccia.

Le fasi di progettazione sperimentale di questo documento sono suddivise in:

1) Il cristallo ceramico piezoelettrico è saldato e fissato sulla superficie del campione di trave composita a base di fibra di carbonio. E testare le prestazioni di questo sensore fatto in casa;

2) Verifica delle prestazioni dello strumento utilizzato nel test. Eseguire il debug dello strumento e impostare i parametri;

3) Viene testato un campione composito sano e il segnale viene registrato in un singolo canale;

4) Posizionare il provino sulla macchina di trazione elettronica, aggiungere una pressione crescente al provino, segnalare il test e registrare il processo di caricamento (ovvero il processo di danneggiamento del campione) e l'acquisizione a doppio canale;

5) Immettere il segnale raccolto nel computer, utilizzare il software per la conversione dei dati, quindi eseguire l'analisi dello spettro.