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第 38 卷 第 3 期                                                                       Vol. 38, No. 3
             2019 年 5 月                          Journal of Applied Acoustics                      May, 2019

             ⋄ 2018年度检测声学会议优秀论文 ⋄



                             多基元聚焦空气耦合超声换能器                                               ∗






                        王晓彧     1    吴浩东      1†   公 勋     1   李聪聪      1    张晓东     2    章 德    1


                                         (1 南京大学   近代声学教育部重点实验室        南京   210093)
                                                  (2 苏州科技大学    苏州  215009)

                摘要 文中针对空气耦合超声换能器及其在表面缺陷检测中的应用开展了研究。选用 1-3 型压电复合材料及
                双匹配层结构来实现超声换能器压电材料与空气之间声阻抗的逐渐过渡，提高压电材料/空气界面的声能量
                透射率进而提高空气耦合超声换能器的灵敏度。在此基础上研发制作了 440 kHz 多基元聚焦空气耦合超声换
                能器，并对其性能进行了测试。其焦距、焦宽及焦深分别为 41.44 mm、1.14 mm 和 20.30 mm，灵敏度和带宽分
                别为 −50 dB 和 20.2%。测试结果表明该空气耦合超声换能器具有优良的性能，利用该超声换能器可以有效检
                测材料表面缺陷。
                关键词     空气耦合，多基元聚焦，双匹配层，表面缺陷检测
                中图法分类号: O426.9          文献标识码: A          文章编号: 1000-310X(2019)03-0287-06
                DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2019.03.001




                                  Multi-element focused air-coupled transducer


                              WANG Xiaoyu   1   WU Haodong  1   GONG Xun   1   LI Congcong 1

                                            ZHANG Xiaodong    2  ZHANG De   1

                              (1 Key Laboratory of Modern Acoustic, Nanjing University, Nanjing 210093, China)
                                  (2 Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China)

                 Abstract  This paper presents the design of air-coupled ultrasonic transducer and its application in surface
                 crack detection. In order to improve the acoustic energy transmittance and the sensitivity of the transducer,
                 1-3 type piezoelectric composites stacking with two matching layers is adopted to overcome the enormous
                 impedance mismatch between the piezoelectric composites and air. Based on this, 440 kHz multi-element
                 focused air-coupled ultrasonic transducer is developed and manufactured. The actual measured focal length,
                 focal width and focal depth of the multi-element focused air-coupled ultrasonic transducer are 41.44 mm,
                 1.14 mm and 20.30 mm, respectively, and its sensitivity and bandwidth are −50 dB and 20.2%, respectively.
                 The test results show that the air-coupled ultrasonic transducer has excellent performance, and can effectively
                 detect the surface crack of the material.
                 Key words Air-coupled, Multi-element focused, Double matching layers, Surface crack detection




             2018-12-31 收稿; 2019-03-08 定稿
             国家重点研发计划项目 (2016YFC0104802)
             ∗
             作者简介: 王晓彧 (1984- ), 男, 辽宁丹东人, 博士研究生, 研究方向: 超声换能器及无损检测。
             † 通讯作者 E-mail: haodongwu@163.com
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