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材料表面缺陷检测用空气耦合超声换能器的研制
          
Development of air-coupled ultrasonic transducer for material surface defect detection

张浩   赵旭   曾涛  
摘    要
为解决在材料表面缺陷检测用空气耦合超声换能器的研制中,压电陶瓷材料与空气之间存在的巨大阻抗失配问题,将空心玻璃微珠和环氧树脂进行复合,制备出密度为550 kg·m-3,声速为2 300 m·s-1,声阻抗为1.3 MRayl,声衰减系数(2.25 MHz下)为344 dB·m-1的低声阻抗、低衰减的匹配层材料,并采用1/4波长匹配原理进行换能器设计。在此基础上制作空气耦合超声换能器,对其进行导纳谱测试和回波信号测试分析。结果表明,研制出的空气耦合超声换能器中心频率为204 kHz,-6 dB相对带宽为21.0%,具有较好的灵敏度和带宽。
标    签 空气耦合超声换能器   阻抗匹配   空心玻璃微珠   环氧树脂   air-coupled ultrasonic transducer   impedance matching   hollow glass bead   epoxy resin  
 
Abstract
In order to solve the huge impedance mismatch problem between the piezoelectric ceramic material and the air in the development of air-coupled ultrasonic transducer for material surface defect detection, this paper selected hollow glass beads and epoxy resin for compounding. A type of low acoustic impedance and low attenuation matching layer material with its density of 550 kg·m-3, sound velocity of 2 300 m·s-1, acoustic impedance of 1.3 MRayl, and acoustic attenuation coefficient of 344 dB·m-1 at 2. 25 MHz was prepared, and the quarter-wavelength matching principle was used for transducer design. On this basis, an air-coupled ultrasonic transducer was fabricated, and the admittance spectrum test and echo signal test analysis were performed on it. The results show that so developed air-coupled transducer has a center frequency of 204 kHz and relative bandwidth of -6 dB is 21.0% with better sensitivity and bandwidth.

中图分类号 TB552 TG115.28   DOI 10.11973/wsjc202201014

 
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所属栏目 压电陶瓷材料及压电超声换能器的无损检测应用

基金项目 上海材料研究所技术创新项目(21181302)

收稿日期 2021/6/23

修改稿日期

网络出版日期

作者单位点击查看


备注张浩(1990-),男,硕士,工程师,主要从事超声换能器方向的研究工作

引用该论文: ZHANG Hao,ZHAO Xu,ZENG Tao. Development of air-coupled ultrasonic transducer for material surface defect detection[J]. Nondestructive Testing, 2022, 44(1): 60~62
张浩,赵旭,曾涛. 材料表面缺陷检测用空气耦合超声换能器的研制[J]. 无损检测, 2022, 44(1): 60~62


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