【正文】 A 狀態(tài)的波形比較圖。阻尼 B 狀態(tài)在阻尼 A 狀態(tài)下再繼續(xù)在壓電柱邊緣與殼體內(nèi)壁間的空隙內(nèi)灌 8mm高的阻尼物質(zhì)，即增大了阻尼。通過(guò)無(wú)阻尼狀態(tài)和阻尼 B 狀態(tài)的波形圖的比較 可知：并不是阻尼越大，抑制橫向振動(dòng)干擾越強(qiáng)，聲衰減越好，余振越短，效果越佳。但是從靈敏度與余振兩個(gè)指標(biāo)綜合考慮，阻尼狀態(tài) B 的波形效果明顯優(yōu)于阻尼狀態(tài) A。 0 100 200 300 4003002001000100200300A(mV)t ( ? s ) 圖 20 無(wú)尼狀態(tài)和阻尼 B 狀態(tài)波形比較圖 無(wú)阻尼 阻尼 B 17 0 100 200 300 400 5003002001000100200300A(mV)t ( ? s ) 圖 21 阻尼 A 狀態(tài)和阻尼 B 狀態(tài)波形比較圖 壓電接收傳感器阻尼 C 狀態(tài)分析 圖 2 23 分別為壓電接收傳感器阻尼 C 狀態(tài)與阻尼 A 狀態(tài)、阻尼 B 狀態(tài)的波形比較圖。 0 100 200 300 400 5003002001000100200300A(mV)t ( ? s ) 圖 22 阻尼 C 狀態(tài)和阻尼 A 狀態(tài)波形比較圖 阻尼 A 阻尼 B 阻尼 A 阻尼 C 18 0 100 200 300 400 5003002001000100200300A(mV)t ( ? s ) 圖 23 阻尼 C 狀態(tài)和阻尼 B 狀態(tài)波形比較圖 阻尼 C 狀態(tài)在阻尼 B 狀態(tài)下再繼續(xù)在壓電晶片中上部灌注 3mm 高的阻尼材料，繼續(xù)增大阻尼，從原理上講這種灌制方法通過(guò)抑制縱向振動(dòng)的干擾，能縮短壓電接收余振。但通過(guò)上面 圖 22 的波形 可知 阻尼 C 狀態(tài)比起阻尼 A 狀態(tài)效果還是差一點(diǎn)。而從 圖 23 波形圖的比較可知：在壓電晶 體 柱中上部灌注阻尼材料，并沒(méi)有提高壓電傳感器的靈敏度。 壓電接收傳感器阻 尼 D 狀態(tài)比較分析 0 100 200 300 400 50030 020 010 00100200300A(mV)t ( ? s ) 圖 24 阻尼 D 狀態(tài)和阻尼 C 狀態(tài)波形比較圖 阻尼 B 阻尼 C 阻尼 D 阻尼 C 19 圖 24 為 阻尼 D 狀態(tài)和阻尼 C 狀態(tài)波形比較圖。 阻尼 D 狀態(tài)是在阻尼 C 狀態(tài)下繼續(xù)在壓電柱中上部灌注 7mm 高阻尼材料。從圖 24 可以看出阻尼 D 狀態(tài)與阻尼 C狀態(tài)相比，隨著阻尼的增大，波形輸出幅度明顯減小，余振明顯縮短，這再次說(shuō)明壓電接收傳感器的靈敏度高低與余振的長(zhǎng)短是相矛盾的，余振的縮短是以犧牲靈敏度為代價(jià)的。故在實(shí)際制作壓電傳感器時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況綜合兩者考慮。 壓電接收傳感器阻尼 E 狀態(tài)比較分 析 從圖 18 可以看出 壓電接收傳感器 阻尼 E 狀態(tài)雖然阻尼最大，但波形效果卻較差。于是將阻尼 E 狀態(tài)與無(wú)阻尼狀態(tài)進(jìn)行比較如圖 25 所示。從圖 25 可以看出阻尼 E 狀態(tài)的余振比無(wú)阻尼狀態(tài)的余振稍微縮短，但明顯前段幅值較無(wú)阻尼狀小也就是說(shuō)其靈敏度有所降低。這種即不符合余振短的要求又滿足不了靈敏度高的要求的狀態(tài)是不可采取的。 0 100 200 300 400 5003 002 001 000100200300A(mV)t ( ? s ) 圖 25 阻尼 E 狀態(tài)和無(wú)阻尼波形比較圖 4 總結(jié) 隨著測(cè)量、控制和自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，傳感器技術(shù)越來(lái)越受到人們的重視。壓電傳感器是超聲無(wú)損檢 測(cè)中一個(gè)極其重要的環(huán)節(jié)。隨著無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)其阻尼特性提出了更高的要求。本文對(duì)壓電傳感器短余振的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了研究。首先，設(shè)計(jì)制作了一個(gè)縱向壓電傳感器；然后，用環(huán)氧樹(shù)脂作為壓電傳感器的阻尼材料，設(shè)計(jì)多種不同的阻尼結(jié)構(gòu)，分別測(cè)試了隨著阻尼的改變壓電傳感器的基本特性。通過(guò)本無(wú)阻尼 阻尼 E 20 文的研究得到如下結(jié)論： 壓電材料的選取是能否制作性能好的壓電傳感器的關(guān)鍵因素之一。 對(duì)壓電材料采用的阻尼匹配，以接近該壓電材料的聲阻抗為最好。 本實(shí)驗(yàn)中所用壓電傳感器的阻尼大小的最佳匹配若單從縮短余振方面考慮則阻尼 A狀態(tài)最好 ，若兼顧靈敏度與余振的要求則阻尼 B狀態(tài)較好。在探傷過(guò)程中，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況兩者兼顧。 根據(jù)探傷的要求，可以通過(guò)不同的操作方法制造阻尼材料。以滿足與不同探測(cè)對(duì)象的匹配。 本實(shí)驗(yàn)中只采用了 環(huán)氧樹(shù)脂作為 阻尼材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在探傷過(guò)程中應(yīng)視不同探傷對(duì)象采用不同的阻尼材料，以求滿足不同的要求。 21 參考文獻(xiàn) [1] Q. M. Wang, Z. C. Yang. Analysis of thin film piezoelectric microaccelerometer using analytical and finite element modeling [J]. Sensors and Actuators A, 2021, 11: 3111. [2] M. Kuna. Finite element analyses of crack problems in piezoelectric structures [J]. Computational Materials Science, 1998, 13: 6780. [3] F. Bettayeb, T. Rachedi, H. Benbartaoui. An improved automated ultrasonic NDE system by wavelet and neuron works [J]. Ultrasonics, 2021, 42: 853858. [4] S. Biwa, Y. Watanabe, S. Motogi. Analysis of ultrasonic attenuation in particlereinforced plastics by a differential scheme [J]. Ultrasonics, 2021, 43: 512. [5] J. Franc184。 O. Chaix, V. Garnier, G. Corneloup. Concrete damage evolution analysis by backscattered ultrasonic waves [J]. NDTamp。E International, 2021, 36: 461469. [6] 胡建凱 .超聲波檢測(cè)原理和方法 [M].合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社 ,1993: 5657. [7] 劉福順 ,湯明 .無(wú)損檢測(cè)基礎(chǔ) [M].北京：北京航空航天出版社 ,2021: 98100. [8] 劉迎春 ,葉湘濱 .傳感器原理設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].長(zhǎng)沙：國(guó)防科技大學(xué)出版社 ,2021: 132149. [9] 強(qiáng)錫富 .傳感器 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,1993: 133137. [10] 秦自楷 .壓電石英晶體 [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社 ,1980:7880. [11] 張衛(wèi)珂 ,張敏 ,尹衍升 .材料的壓電性及壓電陶瓷的應(yīng)用 [J].現(xiàn)代技術(shù)陶瓷 ,2021,18: 3738. [12] 張衛(wèi)珂，張敏，尹衍 升 .材料的壓電性及壓電陶瓷的應(yīng)用 [J].現(xiàn)代技術(shù)陶瓷 ,2021,3: 3841. [13] 賈寶賢 ,邊文鳳 ,趙萬(wàn)生 .壓電超聲換能器的應(yīng)用與發(fā)展 [J].壓電與聲光 ,2021,27: 131135. [14] 羅曉寧 ,周兆英 ,曹群 ,張毓笠 .壓電傳感器在超聲振動(dòng)系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [J].儀表技術(shù)與傳感器 ,2021,20: 3435. [15] Y. W. Xin, W. X. Mei. Finite element modeling of moderately thick posite plate with piezoelectric sensors and actuators [J]. Transactions of Nanjing University of Aeronautics ＆ Astronautic,2021,7: 1517. [16] 李科杰 .傳感技術(shù) [M].北京 :北京理工大學(xué)出版社 ,1989: 250254. [17] 熊興良 ,蔡紹皙 ,王翔 .壓電傳感器在血漿粘度檢測(cè)中的應(yīng)用 [J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào)， 2021,26: 5760. [18] 李偉 .基于雙晶片壓電傳感器特性分析 [J]. 傳感 器與微系統(tǒng) ,2021,25: 6768. 22 致謝 本論文是在導(dǎo)師龍士國(guó)副教授的精心指導(dǎo)和熱情幫助下完成的，在這段時(shí)間的學(xué)習(xí)過(guò)程中，龍老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，學(xué)術(shù)上的高瞻遠(yuǎn)矚，高度的責(zé)任感 以及 將科學(xué)研究 與 工程實(shí)際緊密結(jié)合的工作方法使我深受教育和啟發(fā)。 龍老師對(duì)待學(xué)生平易近人 ,誨人不倦，深得我們的尊敬。 在此我向龍老師表示由衷的感謝！同時(shí)也對(duì) 2021 級(jí)研究生楊治國(guó)學(xué)長(zhǎng)的熱心幫助表示衷心的感謝！ 本項(xiàng)目得到 教育部霍英東 教育基金會(huì)高等院校青年教師優(yōu)選資助項(xiàng)目（ ）和湖南省教育廳高校青年科研項(xiàng)目（ No. 05B008）資助項(xiàng)目，在此特別感謝。