Применение пьезой керамики, используемой для ультразвукового неразрушающего тестирования

История развития и характеристики ультразвука

Акустика, как ветвь физики, это наука, которая изучает возникновение, распространение, прием и эффекты звуковых волн. До 1940 года были только однокристаллические пьезоэлектрические материалы, которые сделали ультразвуковую волну не широко использоваться. В 1970 -х годах была разработана прозрачная пьезоэлектрическая керамика PLZT. Разработка пьезоэлектрических материалов значительно способствовала разработке ультразвуковой области.

Общая частота звуковых волн составляет 10-4 Гц до 1014 Гц. Как правило, звуковые волны с частотой 2 × 104 Гц до 2 × 109 Гц называются ультразвуковыми волнами. Ультразвук, как часть звуковых волн, который следует за основным законом распространения звуковой волны, нопьезо керамический диск кристаллТакже имеет некоторые выдающиеся функции: ① Ультразвуковая ультразвуковая волна хороша: ультразвуковые волны имеют такую ​​же направленность, что и световые волны, и могут передаваться направленными с помощью специальной конструкции. Эффективное обнаружение в объекте обнаружения, чем выше ультразвуковая частота, тем лучше направленность; ② Это сильная ультразвуковая проникающая способность для большинства средств массовой информации, она обладает сильной проникающей способностью; ③ Высокая ультразвуковая энергия: рабочая частота ультразвукового обнаружения намного выше частоты звуковых волн и имеет высокую энергию; ④ Ультразвуковые волны имеют короткие длины волны и малые дифракционные явления: из -за их высокой частоты и короткой длины волны его отражения, вызванные дефектами объекта, легко найти, поэтому они часто используются для обнаружения недостатков. Именно эти характеристики делают ультразвук широко использоваться в неразрушающем тестировании.

Основные принципы ультразвукового тестирования

Ультразвуковые волны распространяются в разных средах. Когда встречается интерфейс, ультразвуковые волны будут подвергаться отражению, преломлению и преобразованию режима волны. Отражения встречаются на гетерогенных интерфейсах с различными акустическими импедями. Когда ультразвуковые волны перпендикулярно падают со среды 1 до среды 2, отражательная способность на границе раздела R. Чем больше разница в акустическом импедансе между двумя средами, тем больше отражение ультразвуковых волн на границе раздела. Чем больше разница в акустическом сопротивлении между включениями вМатериал PZT пьезоэлектрическая керамикаи субстрат, тем больше возможность обнаружения.

Содержание обнаружения

Пьезо -керамика, обнаруженная ультразвуковым методом, можно разделить на обнаружение пористости и обнаружение поверхностного дефекта. Пористость из пьезо -керамики. Прочность, упругая модуль и плотность пьезой керамики напрямую связаны с пористостью. Пористость некоторых пьезовых компонентов определяет, можно ли его использовать. Существует также определенная взаимосвязь между скоростью передачи ультразвуковых волн и пористостью (или плотностью) в пьезокерамике. Кто может быть получен посредством фактических измерений, а затем пористость пьезогерамики может быть получена с помощью уравнений.

Упирки снижаются до случайно ориентированных эллипсоидов, которые равномерно распределены в изотропной матрице. Композитная микромеханическая модель используется для расчета скорости звука и сравнения ее со значениями измерения. Пористость рассчитывается. Когда известна теоретическая плотность пьезо керамических материалов, пористость может быть рассчитана по объемной плотности. Есть много методов для измерения плотности тела. Метод Архимеда обычно используется. Внутренние дефекты пьезой керамики также могут быть обнаружены методом обнаружения недостатков воды. Когда дефекты обнаруживаются с помощью метода вертикального обнаружения с продольной волной водой, путь луча может быть считан непосредственно. Чтобы обнаружить небольшие дефекты, вместо этого можно использовать более низкий частотный зонд.

Обнаружение поверхностного дефекта

Для пьезой керамики поверхностные дефекты той же формы и размера с большей вероятностью вызывают повреждение, чем внутренние дефекты, поэтому обнаружение поверхностных дефектов особенно важно. Поверхностные дефекты пьезой керамики обычно обнаруживаются методом погружения водного погружения. Ультразвуковая волна (продольная волна) наверстив на поверхности объекта, которая будет погружена в воду. Когда угол падения θc больше, чем второй критический угол θc, преломленные звуковые волны распространяются вдоль поверхности заготовки, образуя уравнение поверхностной волны: CL 1-длинная по скорости воды; CR2— - Самая скорость поверхности погружения воды в заготовку.

Длина волны поверхностной волны короче длины волны сдвиговой волны, а ослабление также больше, чем волна сдвига. В то же время он распространяется только вдоль поверхности. Когда он столкнется с острыми углами или краями, появятся сильные отражения. Чем больше кривизна, тем сильнее отражение. Когда затопленная поверхностная волна распространяется на поверхности испытательного блока, энергия может протекать в воду, поэтому через несколько миллиметров высота отраженной волны затопленной поверхностной волны значительно уменьшается. Ввиду малой амплитуды характеристики отраженного расстояния передачи волн,Пьезое керамическое кольцоПреобразователь должен быть как можно ближе к дефекту. В дополнение к приведенным выше методам метод преобразователя расчески, метод ультразвукового микроскопа и метод лазерного сканирования ультразвукового микроскопа может использоваться для обнаружения современных дефектов пьезо керамической поверхности. До сих пор не так много исследований по обнаружению ультразвукового керамического недостатка в современном Китае, накопленные данные невелики, и нет стандартных тестовых блоков с сильной объективностью. Направления исследований, которые необходимо укрепить в будущем,-это разработка и применение новых методов обнаружения недостатков и разработка высокопроизводительных зондов. Конечно, с быстрой разработкой информационных технологий, которые воплощаются в компьютерных технологиях, современная ультразвуковая технология неразрушающего тестирования также развивается в направлении цифровой обработки сигналов и проверки визуализации.