ceramică piezoelectrică pentru tehnologia de testare nedistructivă

Materialele piezoelectrice P iezoelectric  d isc  t ransducer  au proprietăți excelente de cuplare forță-electrică și sunt utilizate pe scară largă în domeniul încercărilor nedistructive. Tehnologia de testare nedistructivă a vibrațiilor piezoelectrice are următoarele caracteristici: 1) este sensibilă la deteriorarea internă mică a structurilor mari; 2) gamă liniară largă de operare stabilă și fiabilă, capabilă să se adapteze la condiții de lucru mai complicate; 3) stabilitate mai fiabilă. Prelucrarea ulterioară a datelor este simplă. Această lucrare prezintă proiectarea generală a dispozitivului de testare nedistructivă piezoelectrică.

Mai întâi, un generator de semnal și un excitator piezoelectric sunt selectați ca porțiune de excitare și porțiune de emisie de semnal. Dispozitivul de bază al părții de excitare este o ceramică piezoelectrică, iar operația specifică este următoarea: În primul rând, ceramica piezoelectrică este lipită sau îngropată pe suprafața sau în interiorul piesei de testare compozită. În acest fel, componentele de detectare și de excitare pot fi conectate în același timp; atunci un semnal tipic de tensiune-undă pătrată este generat de generatorul de semnal, iar semnalul de tensiune cu undă pătrată este ușor de generat și are o precizie ridicată de analiză. Conform efectului piezoelectric invers, ceramica piezoelectrică supusă excitației de tensiune va fi deformată pentru a antrena piesa de testare compozită pentru a genera un semnal de vibrație periodic. Se modifică și energia structurii interne. Vibrația periodică a structurii va conduce la rândul său la deformarea ceramicii piezoelectrice; în funcție de efectul piezoelectric pozitiv, senzorul piezoelectric va genera un semnal de tensiune care variază periodic, va colecta semnalul, îl va amplifica cu un amplificator și apoi va filtra unele interferențe. Semnalul este trimis la tensiometrul de rezistență, iar apoi instrumentul de achiziție digitală este utilizat pentru a digitiza semnalul colectat și, în final, este conectat la computer pentru a analiza și procesa semnalul. Aceasta permite analiza parametrilor structurali interni ai compozitului. Mașina electronică de încercare la tracțiune este utilizată în principal pentru testarea la tracțiune a materialelor. Modelul selectat este mașina electronică de încercare la tracțiune WDW300. Avantajele sunt următoarele:

1) Este posibilă încărcarea și măsurarea piesei de testare cu mare precizie;

2) Motorul de curent continuu și sistemul de reglare a vitezei fără trepte a tiristorului pot realiza o reglare continuă.

Instrumentul de detectare a sarcinii selectează senzorul de sarcină de tracțiune de tip BLR42. Metoda de conectare este sub formă de pod Wheatstone. Extensometrul de rezistență și componentele elastice sensibile sunt atașate la piesa de testare. Metoda de lipire poate fi modul full bridge, care poate îmbunătăți sensibilitatea; Acest instrument este mai ieftin și poate genera forme de undă arbitrare și semnale de bandă largă. Osciloscopul folosește osciloscopul cu două căi și afișajul cu două căi pentru a observa simultan semnalul de excitație și semnalul de răspuns. Comparând semnalul înregistrat de colector cu semnalul afișat pe osciloscop, puteți determina dacă semnalul dobândit este distorsionat și gradul de distorsiune; De asemenea, puteți observa afișarea semnalului de pe osciloscop pentru a vă asigura că tensiunea semnalului trimisă la colector nu depășește maximul admisibil al colectorului.

 

The Inelul piezoceramic din materialul PZT8  din senzorul piezoelectric are o rezistență internă foarte mare, iar puterea semnalului de ieșire este mică. În general, nu poate fi afișat, înregistrat și utilizat direct și trebuie să fie supus transformării impedanței și amplificarii semnalului. Prin urmare, circuitul de măsurare utilizat cu inelul ceramic piezoelectric din material dur  trebuie să fie un preamplificator cu impedanță de intrare mare, care are două funcții: prima este de a amplifica semnalul slab al senzorului piezoelectric; al doilea este de a ieși senzorul cu impedanță ridicată. Transformat într-o ieșire cu impedanță scăzută. Amplificatorul de încărcare poate fi selectat din amplificatorul de încărcare DHF2A produs. Tensometrul de rezistență al dispozitivului este de tip YD28. Extensometrul are un circuit de feedback în interior, care poate pune automat la zero și elimina deriva zero. Extensometrul are, de asemenea, avantajele zgomotului redus, răspunsul în frecvență larg și stabilitatea ridicată. Un circuit intern de protecție la oprire elimină unii factori nesiguri.

Instrumentul de achiziție de date WSUSB utilizat în această lucrare are 16 canale. Instrumentul este un dispozitiv relativ avansat cu tehnologie de scanare automată a canalelor și memorie tampon FIF0, astfel încât datele pot fi colectate și procesate automat, iar viteza de procesare este, de asemenea, destul de mare. Achiziția semnalului utilizează software. Software-ul de analiză și procesare a semnalului utilizează software-ul V.0205, care este compatibil cu sistemul de operare. Prin urmare, instalarea este convenabilă și poate fi auto-învățată conform instrucțiunilor. Pe parcursul experimentului, unii factori independenți vor interfera întotdeauna cu testul, cum ar fi tensiunea înaltă și joasă, interferența câmpurilor electrice și magnetice externe. Prin urmare, este foarte necesar să se regleze semnalul de intrare. După încercări și teste repetate, am constatat că regulatorul de tensiune AC SM7801J poate atinge acest obiectiv.

Colectarea semnalului trebuie să acorde atenție:

1) Semnalul de măsurare nu trebuie să depășească valoarea maximă;

2) Raportul semnal-zgomot al semnalului de intrare este relativ ridicat. Dacă există mai multe semnale de zgomot, acesta trebuie procesat de filtru;

3) Testați și analizați viteza de conversie a colectorului, viteza de procesare a computerului și viteza de transmisie a interfeței.

Etapele de proiectare experimentală a acestei lucrări sunt împărțite în:

1) Cristalul ceramic piezoelectric este sudat și fixat pe suprafața probei de fascicul compozit pe bază de fibră de carbon. Și testarea performanței acestui senzor de casă;

2) Verificarea performantei instrumentului folosit in test. Depanați instrumentul și setați parametrii;

3) O probă compozită sănătoasă este testată și semnalul este înregistrat pe un singur canal;

4) Puneți piesa de testare pe mașina electronică de întindere, adăugați presiune crescândă piesei de testare, semnalați testarea și înregistrați în procesul de încărcare (adică procesul de deteriorare a probei) și achiziția cu două canale;

5) Introduceți semnalul colectat în computer, utilizați software pentru conversia datelor și apoi efectuați analiza spectrului.