Page 229 - 《应用声学》2024年第1期

第 43 卷 第 1 期 郭占玲等： 空气耦合超声检测复合材料研究综述 225

Composite wet
Mock-up region
Rotating Support
Probe-Holder

Pipes and
water
collection
circuit
Pneumatic circuit
(b) ਓܸѾᓈቇԧү఻НՃᒭүӑ᫼ѵᡔܦኮ᥋ೝ฾ [3]

(a) ᄱ଍ᡔܦCੳଡऄၹ̆ᓈቇᮻ఻ᦊ͈҄ᤵೝ฾ [3] (c) ᓈቇܭՌెநಏॎፇ౞ቇඡᏹՌᡔܦՏΟ͌ॎੳଡೝ฾ [4]
图 2 空气耦合超声检测工业应用
Fig. 2 Air coupled ultrasonic inspection for industrial applications
1.2 空气耦合超声换能器研究现状 能器存在检测分辨率低、能量弱的缺点，检测精度较
空气耦合超声换能器作为空气耦合超声检测 低，无法实现小缺陷的检测。Bovtun等 [9] 使用蜂窝
系统的重要组成部分，其换能效率、整体性能及激 状聚丙烯铁驻极体薄膜，研制了铁电驻极体式空气
发出的超声波模式直接影响检测效果。空气耦合超 耦合超声换能器。张慧等 [10] 研制出电容式微机械
声换能器按照换能原理主要分为压电式、铁电驻极 空气耦合超声换能器，如图 3(a) 所示。安志鸿等 [11]
体式和电容式；按照几何结构可分为平板型、线聚 使用 FEP/PTFE 复合膜压电驻极体研发出热稳定
焦型和点聚焦型换能器，其中点聚焦换能器又可分 性优良的空耦换能器，如图 3(b) 所示结构及性能参
为物理自聚焦和相控阵列聚焦。 数。但电容式、铁电驻极体式空气耦合超声换能器
压电式平板型空气耦合超声换能器由于制备 固有频率较高，难以应用于低频段，以及制造工艺复
工艺简单、制作成本低，灵敏度较高、信噪比较好，适 杂，制造难度和成本较高，导致其在应用中受到一定
用于不同材料、不同缺陷的无损检测。但平板型换 限制。

10 4 7 6
ԍႃጇ஝ d 33 /(pCSN -1 ) 10 3 ༧ஐए/(mVSPa -1 ) 5 4 125 Ćʾ༧ஐ

FEP/PTFEᒛ 10 2 ನֶႃԍ༧ஐ Ꮵӑ௑ᫎ/min 3 2 एᛰѓజጳ
0
1694
12659
10 1 एᄊᮠ־Ѧ஝ 90 1 0
10 2 10 3 10 4 0 5000 10000 15000
௔ੱ/Hz Ꮵӑ௑ᫎ/min
100 100
(Ref. 20 mPa (Ref. 20 mPa
90 125 Ćʾ 95 ᣉጳʽܱ᭧
90 100 mmܫ฾४
80
ܦԍጟ/dB 70 ᯶үႃԍ/V ܦԍጟ/dB 85
80
60
200
280 240 75 ᮠဋ/kHz
320
50 ᣉጳʽܱ᭧ 360 400 70 40 50
100 mmܫ฾४ 520 600 60 70 80
40 65
20 40 60 80 100 150 300 450 600
ᮠဋ/kHz ᯶үႃԍ/V
(a) सਦ኎᝺ᝠᆑቃႃࠔरॲی૱ᑟ٨ [10] (b) ߷ঃᲳ኎᝺ᝠᆑቃԍႃ᯿ౝʹर૱ᑟ٨ [11]
图 3 电容式、铁电驻极式换能器
Fig. 3 Capacitive and ferroelectric electret transducers