Page 52 - 《应用声学》2023年第4期
P. 52
714 2023 年 7 月
ψ=90°
༏ҵηՂ
A
A A A
Ꭵᬞ3Dവی
༏
༏ ԣї͵ࡇࠪ
༏
༏
ҵ
ҵ
ҵ
ҵ
PZT ቫ
ቫ
ቫ
ቫ
ѡԼ Ꭵᬞ
ᏹՌ 2b 2b 2b b
िኮ
2aaaaaa
2 2 2 2
c
y
B B B
B
z x ψ
ψ=0°
ଌஆቫ
(a) िኮї͵ࡇࠪ֗фᙍᎥᬞͯᎶԣॎ᠂
θ=0° ʽ ଌஆቫ (ʽ) ଌஆቫ (ࢻ)
ʽ
ʽ
ʽ
ʽ
§
θ
§
§
Կ
ࢻ
θ=90° ଌஆቫ (ʾ) ଌஆቫ (Կ)
x
ʾ
ʾ
ʾ
ʾ
ʾ
z y
(b) ଌஆቫPZT࣋ࡍ֗ྲढ़ηՂ
图 5 弯管几何模型的建立和 PZT 布局
Fig. 5 Establishment of geometric model and PZT layout of elbow
表 1 PZT-5H 材料属性 2.2 激励信号的选择与椭圆形冲蚀缺陷几何尺寸
Table 1 Properties of the PZT-5H patch 与位置的控制方法
使用超声波技术,对弯管椭圆形冲蚀缺陷进行
参数 数值
识别。需对超声波在含有缺陷弯管结构中的传播过
12.7 8.02 8.47 0 0 0
程进行超声数值模拟,主要包括模拟超声波的激励、
0 12.7 8.47 0 0 0
传播和接收 3 个过程,其中超声波的激励会直接影
弹性矩阵 0 0 11.7 0 0 0
10
× 10
E
c /Pa 0 0 2.29 0 0 响到超声的传播与接收效果。通过有限元分析,针
0
ij
0 0 0 0 2.29 0 对弯管进行激励信号的周波数选择。本文采用周波
0 0 0 0 0 2.35 数为 n 的汉宁窗加权的正弦脉冲激励信号 (中心频
0 0 0 0 17.05 0 率为60 kHz,幅值为10 V),结果如图6所示。
耦合矩阵
e Es /(C·m −2 ) 0 0 0 17.05 0 0 结果表明,随着周波数的增加,接收端 PZT 时
ij
−6.62 −6.62 23.24 0 0 0
域信号具有更加明显的波形特征,峰值的幅值相近;
1704.4 0 0 但在信号周期与采样频率相同前提下,随着周波数
相对介电常数 0 1704.4 0
增加,接收信号的数据点随之增加,导致仿真计算量
0 0 1433.6
增加。综合考虑,本文选择周波数为 5 的激励信号,
密度 ρ/(kg·m −3 ) 7500
如图7所示。