聲發(fā)射傳感器的原理,、分類、結構和校準

聲發(fā)射傳感器的作用是接收材料或結構內(nèi)部的聲發(fā)射信號,。壓力容器,、儲罐,、熱交換器、管道,、反應器,、航空推進器、核電站的設備等許多類型的結構可以用聲發(fā)射進行監(jiān)測,。在所有的應用中,，聲發(fā)射傳感器是連接結構與聲發(fā)射儀之間的橋梁，所以,，聲發(fā)射傳感器的性能對測試是非常重要的,。

1,、聲發(fā)射傳感器的原理

傳感器將聲發(fā)源在被探測物體表面產(chǎn)生的機械振動轉換為電信號,?它的輸出電壓V(t,x)是表面位移波U(x,t)和它的響應函數(shù)T(t)的卷積:???????T(t)???????V(t,x)=U(t,x)??理想的傳感器應該能同時測量樣品表面位移(或速度)的縱向和橫向分量,在整個頻譜范圍內(nèi)(0～100MHz或更大)能將機械振動線性地轉變?yōu)殡娦盘??并具有足夠的靈敏度以探測很小的位移(通常要求≤10-14m)。

目前人們還無法制造上述這種理想的傳感器,，現(xiàn)在應用的傳感器大部分由壓電元件組成,，壓電元件通常采用鋯鈦酸鉛、鈦酸鉛,、鈦酸鋇等多晶體和鈮酸鋰,、碘酸鋰等單晶體，其中,，鋯鈦鉛（PZT－5）接收靈敏度高,，是聲發(fā)射傳感器常用壓電材料。鈮酸鋰晶體居里點高達1200℃,，常用作高溫傳感器,。??傳感器的特性包括：頻響寬度、諧振頻率,、幅度靈敏度,，這些特性受許多因素的影響，包括：①晶片的形狀,、尺寸及其彈性和壓電常數(shù),；②晶片的阻尼塊及殼體中安裝方式；③傳感器的耦合,、安裝及試件的聲學特性,。壓電晶片的諧振頻率（f）與其厚度（t）的乘積為常數(shù)，等于0.5倍波速（V）,，即•t＝0.5V,，可見，晶片的諧振頻率與其厚度成反比,。2、聲發(fā)射傳感器的分類人們根據(jù)不同的檢測目的和環(huán)境制造了不同性能和不同結構的傳感器,。

(1）高靈敏度諧振式傳感器:?諧振式高靈敏度傳感器是聲發(fā)射檢測中使用普遍的一種,?

這種傳感器具有很高的靈敏度,?可探測的小位移可達到10-14m,?但它們的響應頻率范圍很窄

,?且共振頻率一般都位于50至1000KHz之間,。

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