Påføring av piezokeramikk Brukes til ultralyd ikke-destruktiv testing

Utviklingshistorien og egenskapene til ultralyd

Akustikk, som en gren av fysikk, er det en vitenskap som studerer forekomst, forplantning, mottak og effekter av lydbølger. Før 1940 var det bare enkrystall piezoelektriske materialer, noe som gjorde at ultralydbølge ikke ble mye brukt. På 1970-tallet ble PLZT transparent piezoelektrisk keramikk utviklet. Utviklingen av piezoelektriske materialer har i stor grad fremmet utviklingen av ultralydfeltet.

Den totale frekvensen av lydbølger er 10-4 Hz til 1014 Hz. Generelt kalles lydbølger med en frekvens på 2 × 104 Hz til 2 × 109 Hz ultralydbølger. Ultralyd, som en del av lydbølger, som følger den grunnleggende loven om lydbølgeutbredelse, men piezo keramisk skivekrystall har også noen enestående egenskaper: ① Retningsevnen til ultralydbølger er god: Ultralydbølger har samme retningsevne som lysbølger, og kan sendes retningsbestemt gjennom en spesiell design. Effektiv deteksjon i deteksjonsobjektet, jo høyere ultralydfrekvensen er, jo bedre retningsvirkningen; ② det er sterk ultralydgjennomtrengningsevne for de fleste medier, den har en sterk penetreringsevne; ③ høy ultralydenergi: Arbeidsfrekvensen for ultralyddeteksjon er mye høyere enn frekvensen til lydbølger og har høy energi; ④ Ultralydbølger har korte bølgelengder og små diffraksjonsfenomener: på grunn av deres høye frekvens og korte bølgelengde er refleksjonene forårsaket av objektdefekter enkle å finne, så de brukes ofte til feildeteksjon. Det er disse egenskapene som gjør ultralyd mye brukt i ikke-destruktiv testing.

Grunnleggende prinsipper for ultralydtesting

Ultralydbølger forplanter seg i forskjellige medier. Når du møter grensesnittet, vil ultralydbølgene gjennomgå refleksjon, refraksjon og bølgemoduskonvertering. Refleksjoner forekommer ved heterogene grensesnitt med forskjellige akustiske impedanser. Når ultralydbølger er vinkelrett innfallende fra medium 1 til medium 2, vil refleksjonsevnen ved grensesnittet R. Jo større forskjellen er i akustisk impedans mellom de to mediene, desto sterkere er refleksjonen av ultralydbølger ved grensesnittet. Jo større akustisk impedansforskjell mellom inneslutningene i Pzt materiale piezoelektrisk keramikk og underlaget, jo større er muligheten for deteksjon.

Deteksjonsinnhold

Piezokeramikk oppdaget ved ultralydmetoden kan deles inn i porøsitetsdeteksjon og overflatedefektdeteksjon. Deteksjonsporøsitet til piezokeramikk Styrken, elastisitetsmodulen og tettheten til piezokeramikken er direkte relatert til porøsiteten. Porøsiteten til noen piezokomponenter avgjør om den kan brukes. Det er også en viss sammenheng mellom overføringshastigheten til ultralydbølger og porøsitet (eller tetthet) i piezokeramikk. som kan oppnås gjennom faktisk måling, og da kan porøsiteten til piezokeramikk oppnås ved å bruke ligninger.

Stomata reduseres til tilfeldig orienterte ellipsoider, som er jevnt fordelt i en isotrop matrise. Den sammensatte mikromekaniske modellen brukes til å beregne lydhastigheten og sammenligne den med måleverdiene. Porøsiteten beregnes. Når den teoretiske tettheten til piezokeramiske materialer er kjent, kan porøsiteten beregnes ut fra bulkdensiteten. Det er mange metoder for å måle kroppstettheten. Arkimedes-metoden er ofte brukt. De indre defektene til piezo-keramikk kan også oppdages ved hjelp av detekteringsmetoden for vannnedsenking. Når defektene detekteres av vannnedsenkningsmetoden for vertikal feildeteksjon for langsgående bølger, kan strålebanen leses direkte. For å oppdage små defekter kan en lavere frekvenssonde brukes i stedet.

 Deteksjon av overflatedefekter

For piezokeramikk er det mer sannsynlig at overflatedefekter av samme form og størrelse forårsaker skade enn indre defekter, så påvisning av overflatedefekter er spesielt viktig. Overflatedefektene til piezokeramikk oppdages vanligvis ved vannnedsenkningsoverflatebølgemetoden. Ultralydbølgen (langsgående bølge) faller skrått inn på overflaten av objektet som skal senkes ned i vannet. Når innfallsvinkelen θc er større enn den andre kritiske vinkelen θC, forplanter de brutte lydbølgene seg langs overflaten av arbeidsstykket, og danner en overflatebølgeligning: Cl 1-langsgående i vann Lydens hastighet; Cr2——Sonic overflatehastighet for vannnedsenking i arbeidsstykket.

Overflatebølgelengden er kortere enn skjærbølgen, og dempningen er også større enn skjærbølgen. Samtidig forplanter den seg bare langs overflaten. Når den møter skarpe hjørner eller kanter, vil det være sterke refleksjonsekkoer. Jo større krumning, desto sterkere refleksjon. Når den oversvømmede overflatebølgen forplanter seg på overflaten av testblokken, kan energi lekke ut i vannet, så etter bare noen få millimeter er høyden på den reflekterte bølgen til den oversvømmede overflatebølgen betydelig redusert. I lys av den lille amplitudekarakteristikken til den reflekterte bølgetransmisjonsavstanden, vil piezokeramisk ringtransduser bør være så nær defekten som mulig. I tillegg til metodene ovenfor, kan kamelektrodetransdusermetoden, ultralydmikroskopmetoden og laserskannende ultralydmikroskopmetoden brukes for påvisning av moderne piezokeramiske overflatedefekter. Så langt er det ikke mange undersøkelser på ultralydsdeteksjon av keramiske feil i det moderne Kina, de akkumulerte dataene er små, og det er ingen standard testblokker med sterk objektivitet. Forskningsretningene som må styrkes i fremtiden er utvikling og anvendelse av nye feildeteksjonsmetoder og utvikling av høyytelsessonder. Selvfølgelig, med den raske utviklingen av informasjonsteknologi, som er nedfelt av datateknologi, utvikler moderne ultralyd ikke-destruktiv testteknologi også mot digital signalbehandling og inspeksjonsavbildning.