用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备及方法技术

本发明专利技术属于无损检测技术领域，提出了一种用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备及方法，在传感器内间隔设置的多个压电阵元上设置第一电极和第二电极；相邻的至少两个第一电极并联后与接收器上的第一接口连接，相邻的至少两个第二电极并联后与接收器上的第二接口连接，通过改变并联电极的数量连接关系，改变用于参加检测的压电阵元数量和电极间隔距离进行波长调谐，实现了一定频率范围内单一模态兰姆波的接收，提高了对板壳结构无损检测的精度，推动了兰姆波在板壳结构检测领域的实际应用。实际应用。实际应用。

【技术实现步骤摘要】
用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备及方法


[0001]本专利技术属于无损检测
，尤其涉及一种用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备及方法。

技术介绍

[0002]板壳结构在工业装备中广泛存在，比如飞机的蒙皮和叶片、核电站反应堆的压力容器和油气管道等。这些板壳构件在正常服役过程中，由于腐蚀、老化、疲劳和蠕变损伤等原因，会导致结构失效，严重威胁工业装备的安全运行和人民生命财产安全。因此，开展无损检测和结构健康监测对于保证板壳结构的安全服役，减少灾难性事故发生至关重要。
[0003]专利技术人发现，板壳结构中的兰姆波因其检测效率高、检测范围广和检测速度快等优势受到了广泛关注。但是，板壳结构中兰姆波的多模态特性使得同一频率下板壳结构中可以同时存在多种传播模态，导致了无损检测结果的多样性，影响其检测精度，同时也增加了检测规程设计和信号分析难度。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决上述问题，提出了一种用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备及方法，本专利技术通过在设置带有多电极的传感器，通过改变电极连接数量来改变电极间隔距离进行波长调谐，实现了一定频率范围内单一模态兰姆波的接收，提高了对板壳结构无损检测的精度，推动了兰姆波在板壳结构检测领域的实际应用。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术提出了一种用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备，采用如下技术方案：
[0006]一种用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备，包括传感器和接收器；
[0007]所述传感器内间隔设置有多个压电阵元，每个压电阵元的两端分别设置有第一电极和第二电极；
[0008]所述接收器上设置有第一接口和第二接口；相邻的至少两个第一电极并联后与所述第一接口连接，相邻的至少两个第二电极并联后与所述第二接口连接；通过改变并联电极的数量连接关系，改变用于参加检测的压电阵元数量和电极间隔距离进行波长调谐，实现对单一模态兰姆波的接收。
[0009]进一步的，多个压电阵元尺寸结构相同。
[0010]进一步的，所述压电阵元为压电陶瓷。
[0011]进一步的，相邻两个压电阵元间隔处设置有绝缘材料。
[0012]进一步的，相邻压电阵元的间隔距离相等。
[0013]进一步的，多个压电阵元所在平面的一侧设置有吸声层，另一侧设置有阻抗层。
[0014]进一步的，所述压电阵元与所述吸声层和所述阻抗层之间均通过绝缘环氧树脂胶粘接。
[0015]进一步的，所述吸声层为包括环氧树脂、碳化硅和聚硫橡胶的混合物。
[0016]进一步的，所述阻抗层为包括环氧树脂和镁合金的混合物。
[0017]为了实现上述目的，第二方面，本专利技术还提出了一种用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测方法，采用如下技术方案：
[0018]一种用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测方法，采用了如第一方面中所述的用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备，包括通过传感器采集被测板壳结构上的单一模态兰姆波，接收器对单一模态兰姆波进行处理，进行板壳结构的无损检测。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020]1、本专利技术在传感器内间隔设置的多个压电阵元上设置第一电极和第二电极；相邻的至少两个第一电极并联后与接收器上的第一接口连接，相邻的至少两个第二电极并联后与接收器上的第二接口连接，通过改变并联电极的数量连接关系，改变用于参加检测的压电阵元数量和电极间隔距离进行波长调谐，实现了一定频率范围内单一模态兰姆波的接收，避免了兰姆波的多模态特性使得同一频率下板壳结构中可以同时存在多种传播模态，导致无损检测结果多样性的问题，提高了对板壳结构无损检测的精度，推动了兰姆波在板壳结构检测领域的实际应用；
[0021]2、本专利技术提供的用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备检测效率高，制备工艺简单，成本低，适合工程应用，有利于推动兰姆波在板壳结构检测领域的实际应用。
附图说明
[0022]构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
[0023]图1为本专利技术实施例1的结构示意图；
[0024]图2为本专利技术实施例1的吸声层和阻抗层位置示意图；
[0025]图3为本专利技术实施例1的压电阵元布局示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例1的电极设置位置示意图；
[0027]图5为本专利技术实施例1的波长为24mm的单一模态兰姆波时，压电阵元分布示意图；
[0028]图6为本专利技术实施例1的波长为6mm的单一模态兰姆波时，压电阵元分布示意图。
[0029]图7为本专利技术实施例3的波长为12mm的单一模态兰姆波时，压电阵元分布示意图；
[0030]图8为本专利技术实施例3的波长为15mm的单一模态兰姆波时，压电阵元分布示意图；
[0031]其中，1、吸声层；2、压电层；201、压电阵元；202、第一电极；203、第二电极；204、绝缘材料；3、阻抗层；4、电极引针；5、多合一信号导线；6、接收器。
具体实施方式：
[0032]下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。
[0033]实施例1：
[0034]为了解决板壳结构中兰姆波的多模态特性使得同一频率下板壳结构中可以同时存在多种传播模态，导致采用传统无损检测设备时检测结果的多样性、影响其检测精度的问题，如图1所示，本实施例提供了一种用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备，包括传感器和接收器6；所述传感器包括吸声层1、压电层2和阻抗层3；所述压电层2包括
压电阵元201、第一电极202、第二电极203和绝缘材料204。
[0035]具体的，所述传感器内间隔设置有多个压电阵元201，每个压电阵元201的两端分别设置有第一电极202和第二电极203；所述接收器6上设置有第一接口和第二接口，所述接收器6中可以包括数据接收模块和数据处理模块等，可以实现数据的分析；相邻的至少两个第一电极202并联后与所述第一接口连接，相邻的至少两个第二电极203并联后与所述第二接口连接。通过改变并联电极的数量连接关系，改变用于参加检测的压电阵元201数量和电极间隔距离进行波长调谐，实现了一定频率范围内单一模态兰姆波的接收，避免了兰姆波的多模态特性使得同一频率下板壳结构中可以同时存在多种传播模态，导致无损检测结果多样性的问题，提高了对板壳结构无损检测的精度，推动了兰姆波在板壳结构检测领域的实际应用。
[0036]所述压电阵元201可以为压电陶瓷、压电单晶或压电聚合物材料。所述压电阵元201可以为长条形，厚度尺寸与工作频段的中心频率相关，沿厚度方向极化，具有d
33
压电系数。电极可以为金、银、铜或铂等金属材料。
[0037]所述压电阵元201与所述阻抗层3连接的表面进行翻边处理，既可以方便在同一上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备，其特征在于，包括传感器和接收器；所述传感器内间隔设置有多个压电阵元，每个压电阵元的两端分别设置有第一电极和第二电极；所述接收器上设置有第一接口和第二接口；相邻的至少两个第一电极并联后与所述第一接口连接，相邻的至少两个第二电极并联后与所述第二接口连接；通过改变并联电极的数量连接关系，改变用于参加检测的压电阵元数量和电极间隔距离进行波长调谐，实现对单一模态兰姆波的接收。2.如权利要求1所述的用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备，其特征在于，多个压电阵元尺寸结构相同。3.如权利要求1所述的用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备，其特征在于，所述压电阵元为压电陶瓷。4.如权利要求1所述的用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备，其特征在于，相邻两个压电阵元间隔处设置有绝缘材料。5.如权利要求1所述的用于接收单一模态兰姆波的板壳结构无损检测设备，其特征在于，相邻压电阵元的间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，陈雷，徐睿妤，刘刚，王傲成，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：