-new-06第六講-壓電陶瓷的應(yīng)用(編輯修改稿)
2024-11-19 01:37 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的斷裂現(xiàn)象，它曾給人類帶來許多災(zāi)難事故，涉及艦船、飛機、軸類、壓力容器、宇航器、核設(shè)備等。,路軌斷裂事故,第三十五頁，共一百零二頁。,圖A是超聲波在試塊中傳播的示意圖。圖B為示波器接收得到的超聲波信號。S稱為始波，t0為電脈沖施加在壓電晶片的時刻，也是發(fā)射超聲波始波的初始時刻，B1稱為試塊的1次底面回波， t1是超聲波傳播到試塊底面，又發(fā)射回來，被同一個探頭接收的時刻。因此， t1對應(yīng)于超聲波在試塊內(nèi)往復(fù)傳播的時間； B2 稱為試塊的2次底面回波，它對應(yīng)超聲波在試塊內(nèi)往復(fù)傳播到,圖A 脈沖超聲波在試塊中的傳播,圖B 直探頭延遲的測量,試塊的上表面后，部分超聲波被上表面反射，并被試塊底面再次反射，即在試塊內(nèi)部往復(fù)傳播兩次后被接收到的超聲波。,第三十六頁，共一百零二頁。,超聲波檢測儀 (a)、 (b)、 (c) 數(shù)字式超聲檢測儀； (d) 探傷小車,第三十七頁，共一百零二頁。,各種探頭 (a) 縱波直探頭； (b) 橫波斜探頭； (c) 雙晶探頭,第三十八頁，共一百零二頁。,復(fù)合材料的C掃描圖,第三十九頁，共一百零二頁。,第四十頁，共一百零二頁。,CT探傷成像,（參考中國工程物理研究院應(yīng)用電子學(xué)研究所資料）,第四十一頁，共一百零二頁。,超聲波探傷,超聲波探傷是目前應(yīng)用十分廣泛的無損探傷手段。它既可檢測材料表面的缺陷，又可檢測內(nèi)部幾米深的缺陷，這是x光探傷所達(dá)不到的深度。,A型超聲探傷反射波形,裂紋,第四十二頁，共一百零二頁。,A型超聲波探傷,起始波 缺陷反射波 底波,工件,缺陷,第四十三頁，共一百零二頁。,鋼軌探傷車,滑板式探頭,第四十四頁，共一百零二頁。,高速鋼軌探傷車,鐵路鋼軌探測用的滾軸式探頭（也稱做輪式探頭）,第四十五頁，共一百零二頁。,鐵路鋼軌探頭,鐵路鋼軌對接焊縫探測用探頭,缺陷,鐵路鋼軌探傷用滑板式探頭,焊縫,第四十六頁，共一百零二頁。,管道環(huán)焊縫 超聲波檢測裝置,管道環(huán)焊縫超聲波檢測裝置原理,第四十七頁，共一百零二頁。,超聲探傷儀,第四十八頁，共一百零二頁。,構(gòu)件的超聲探傷,第四十九頁，共一百零二頁。,構(gòu)件的超聲探傷,第五十頁，共一百零二頁。,構(gòu)件的超聲探傷,第五十一頁，共一百零二頁。,探頭回波脈沖形狀和頻譜包絡(luò),第五十二頁，共一百零二頁。,超聲探傷的計算,設(shè)：顯示器的x軸為10?s/ div (格)，現(xiàn)測得B波與T波的距離為6格，F(xiàn)波與T波的距離為2格。 求：1）t ? 及tF ； 2）鋼板的厚度? 及缺陷與表面的距離xF 。,相關(guān)錄象,第五十三頁，共一百零二頁。,繼續(xù),壓電材料的應(yīng)用,第五十四頁，共一百零二頁。,壓電陶瓷點火器,這是一種將機械力轉(zhuǎn)換為電火花而點燃燃燒物的裝置，是機電換能器。1958年開創(chuàng)利用鈦酸鋇（BaTiO3 ）陶瓷的壓電效應(yīng)進(jìn)行點火，但這種材料著火率不高，噪音大，1962年開始試用鋯鈦酸鉛（PZT）壓電陶瓷制作點火器，這種點火器廣泛應(yīng)用日常生活、工業(yè)生產(chǎn)以及軍事方面，用以點燃?xì)怏w和各類炸藥和火箭的引燃引爆。,第五十五頁，共一百零二頁。,點火器工作過程分高壓產(chǎn)生、放電點火和點燃可燃?xì)怏w三個階段。 高壓產(chǎn)生——以圓柱形壓電陶瓷元件為例，如圖52所示。當(dāng)機械力F作用于圓柱體時，晶體發(fā)生畸變，導(dǎo)致晶體中正負(fù)電荷中心偏移，從而在圓柱體上下表面出現(xiàn)自由電荷大量積聚，產(chǎn)生高壓輸出。 放電點火——把壓電陶瓷元件放在一個閉合回路中，并留一個適當(dāng)間隙，當(dāng)電壓升高到該間隙的放電電壓時，間隙中就產(chǎn)生放電火花。,第五十六頁，共一百零二頁。,（2）點火器結(jié)構(gòu)和工作原理 點火器種類繁多，現(xiàn)以家用壓電點火器為例說明它的結(jié)構(gòu)和工作原理。 如圖所示的點火器，可固定在家用灶具上點燃煤氣，轉(zhuǎn)動凸輪開關(guān)1，利用凸輪凸出部分推動沖擊塊3，并壓縮沖擊塊后的彈簧2。當(dāng)凸輪凸出部分脫離沖擊塊后。由于彈簧彈力作用，沖擊塊給陶瓷壓電元件4一個沖擊力，便在壓電元件兩端產(chǎn)生高壓，并從中間電極5輸出高壓，產(chǎn)生電火花點燃?xì)怏w。,第五十七頁，共一百零二頁。,在打火機、煤氣灶、燃?xì)鉄崴鞯扔镁呱隙伎梢砸姷剿嫩櫽啊?第五十八頁，共一百零二頁。,壓電變壓器,從五十年代就開始研制壓電變壓器。當(dāng)時以鈦酸鋇為主要材料。升壓比較低（只有50—60倍）。輸出電壓3000伏左右。隨著鋯鈦酸鉛壓電陶瓷材料的出現(xiàn)，升壓比提高到300——500倍,逐步推廣應(yīng)用于電視機 、
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