1-1型OPCM元件的驅動特性研究.pdf

1、超聲波檢測作為一種較成熟的無損檢測技術,能夠在不損害或不影響被檢測對象使用性能的前提下對工程結構中的損傷進行檢測,該技術具有可檢測厚度大、靈敏度高、速度快、成本低、對人體無害,能對缺陷進行定位和定量等突出優(yōu)點,在工程實踐中有著極為重要的應用價值。應力波驅動器作為超聲波探傷的關鍵部件,其性能的優(yōu)劣對超聲探傷結果有著重要影響。傳統的壓電驅動元件采用單一壓電陶瓷材料,具有韌性差,壓電驅動變形量不足等缺點。與傳統的壓電陶瓷(包括單晶)相比,壓電

2、復合材料具有良好的柔順性和機械加工性能,克服了單一壓電陶瓷易碎和難以加工成大平面薄片或復雜形狀等缺點；為了獲得性能更加優(yōu)良的驅動元件,本文在壓電復合材料研究的基礎上,采用1-1型正交異性壓電復合材料(Orthotropic PiezoelectricComposite Materials,OPCM)制備了一種新型驅動元件。由于其自身獨特的結構設計以及兼具壓電復合材料的優(yōu)點,1-1型OPCM驅動元件抗沖擊性強,且壓電驅動變形量優(yōu)于普通壓電

3、元件。它所具有獨特的橫觀正交各向異性特點,使得它可以聚集特定方向區(qū)域內特征信號的能量,在特定方向產生定向應力波,從而避免多余的信號干擾,提高結構損傷的定位精度。
　　 本文從壓電材料基本理論出發(fā),對1-1型OPCM驅動元件的驅動原理及正交異性進行了理論分析,為元件的制備以及進一步研究打下了理論基礎。運用有限單元法對1-1型OPCM驅動元件的諧振頻率以及正交異性進行了建模仿真分析,對研制的1-1型OPCM驅動元件進行了實驗研究,驗