Page 52 - 《应用声学》2023年第4期
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                                               ψ=90°

                           ༏ҵηՂ
                                                 A
                                                 A A A
                                                                           Ꭵᬞ3Dവی
                                           ༏
                                           ༏                               ԣї͵ࡇࠪ
                                           ༏
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                            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
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                                                    (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。
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