Applicering av piezokeramik Används för icke-förstörande ultraljudstestning

Utvecklingshistoria och egenskaper hos ultraljud

Akustik, som en gren av fysiken, är en vetenskap som studerar förekomst, utbredning, mottagning och effekter av ljudvågor. Före 1940 fanns det bara piezoelektriska enkristallmaterial, vilket gjorde att ultraljudsvåg inte användes i stor utsträckning. På 1970-talet utvecklades PLZT transparent piezoelektrisk keramik. Utvecklingen av piezoelektriska material har i hög grad främjat utvecklingen av ultraljudsfältet.

Den totala frekvensen av ljudvågor är 10-4 Hz till 1014 Hz. I allmänhet kallas ljudvågor med en frekvens på 2 × 104 Hz till 2 × 109 Hz ultraljudsvågor. Ultraljud, som en del av ljudvågor, som följer grundlagen för ljudvågsutbredning, men piezokeramisk skivkristall har också några enastående egenskaper: ① Riktningsförmågan hos ultraljudsvågor är bra: Ultraljudsvågor har samma riktning som ljusvågor och kan sändas i riktning genom en speciell design. Effektiv detektering i detektionsobjektet, ju högre ultraljudsfrekvensen är, desto bättre riktningsförmåga; ② det har en stark ultraljudsgenomträngningsförmåga för de flesta medier, den har en stark penetreringsförmåga; ③ hög ultraljudsenergi: Arbetsfrekvensen för ultraljudsdetektering är mycket högre än frekvensen av ljudvågor och har hög energi; ④ Ultraljudsvågor har korta våglängder och små diffraktionsfenomen: på grund av deras höga frekvens och korta våglängd är dess reflektioner orsakade av objektdefekter lätta att hitta, så de används ofta för att detektera fel. Det är dessa egenskaper som gör att ultraljud används i stor utsträckning i oförstörande tester.

Grundläggande principer för ultraljudstestning

Ultraljudsvågor sprider sig i olika medier. När de möter gränssnittet kommer ultraljudsvågorna att genomgå reflektion, brytning och omvandling av vågläge. Reflektioner förekommer vid heterogena gränssnitt med olika akustiska impedanser. När ultraljudsvågor infaller vinkelrätt från medium 1 till medium 2, är reflektiviteten vid gränssnittet R. Ju större skillnaden är i akustisk impedans mellan de två medierna, desto starkare är reflektionen av ultraljudsvågor vid gränssnittet. Ju större akustisk impedansskillnad mellan inneslutningarna i Pzt material piezoelektrisk keramik och substratet, desto större möjlighet för upptäckt.

Detekteringsinnehåll

Piezokeramik som detekteras med ultraljudsmetod kan delas in i porositetsdetektering och ytdefektdetektering. Detektionsporositet hos piezokeramik Styrkan, elasticitetsmodulen och densiteten hos piezokeramik är direkt relaterade till porositeten. Porositeten hos vissa piezokomponenter avgör om den kan användas. Det finns också ett visst samband mellan överföringshastigheten för ultraljudsvågor och porositeten (eller densiteten) i piezokeramik. vilket kan erhållas genom faktisk mätning, och då kan porositeten hos piezokeramer erhållas genom att använda ekvationer.

Stomata reduceras till slumpmässigt orienterade ellipsoider, som är likformigt fördelade i en isotrop matris. Den sammansatta mikromekaniska modellen används för att beräkna ljudets hastighet och jämföra den med mätvärdena. Porositeten beräknas. När den teoretiska densiteten för piezokeramiska material är känd, kan porositeten beräknas från bulkdensiteten. Det finns många metoder för att mäta kroppstätheten. Arkimedesmetoden används ofta. De interna defekterna hos piezokeramik kan också upptäckas med detekteringsmetoden för vattennedsänkning. När defekterna detekteras av den vertikala feldetekteringsmetoden för vattensänkning i längsgående vågor kan strålbanan avläsas direkt. För att upptäcka små defekter kan istället en sond med lägre frekvens användas.

 Detektering av ytdefekter

För piezokeramik är det mer sannolikt att ytdefekter av samma form och storlek orsakar skador än inre defekter, så upptäckten av ytdefekter är särskilt viktig. Ytdefekterna hos piezokeramik detekteras vanligtvis med vattensänkningsmetod med ytvågor. Ultraljudsvågen (längdvågen) faller snett in på ytan av föremålet som ska nedsänkas i vattnet. När infallsvinkeln θc är större än den andra kritiska vinkeln θC, fortplantar sig alla de brutna ljudvågorna längs arbetsstyckets yta och bildar en ytvågsekvation: Cl 1-längd i vatten Ljudhastighet; Cr2——Sonic ythastighet för vattennedsänkning i arbetsstycket.

Ytvågsvåglängden är kortare än skjuvvågens våglängd, och dämpningen är också större än skjuvvågen. Samtidigt fortplantar den sig bara längs ytan. När den stöter på skarpa hörn eller kanter blir det starka reflektionsekon. Ju större krökning, desto starkare reflektion. När den översvämmade ytvågen fortplantar sig på ytan av testblocket kan energi läcka ut i vattnet, så efter bara några millimeter reduceras höjden på den reflekterade vågen av den översvämmade ytvågen avsevärt. Med tanke på den lilla amplitudkarakteristiken för det reflekterade vågöverföringsavståndet, piezokeramisk ringgivare bör vara så nära defekten som möjligt. Utöver ovanstående metoder kan kamelektrodomvandlarmetod, ultraljudsmikroskopmetod och laserskanningsultraljudsmikroskopmetod användas för detektering av moderna piezokeramiska ytdefekter. Hittills finns det inte många undersökningar om ultraljudsdetektering av keramiska fel i det moderna Kina, den ackumulerade informationen är liten och det finns inga standardtestblock med stark objektivitet. De forskningsinriktningar som behöver förstärkas i framtiden är utveckling och tillämpning av nya feldetekteringsmetoder och utveckling av högpresterande sonder. Naturligtvis, med den snabba utvecklingen av informationsteknik, som förkroppsligas av datorteknik, utvecklas modern ultraljuds icke-förstörande testteknik också mot digital signalbehandling och inspektionsavbildning.