Anwendung der Piezokeramik, die für ultrasonische nicht-zerstörerische Tests verwendet wird

Die Entwicklungsgeschichte und die Eigenschaften von Ultraschall

Akustik als Zweig der Physik ist es eine Wissenschaft, die das Auftreten, die Ausbreitung, den Empfang und die Auswirkungen von Schallwellen untersucht. Vor 1940 gab es nur piezoelektrische Einkristallmaterialien, die Ultraschallwellen nicht weit verbreitet machten. In den 1970er Jahren wurden PLZT transparente piezoelektrische Keramik entwickelt. Die Entwicklung von piezoelektrischen Materialien hat die Entwicklung des Ultraschallfeldes erheblich gefördert.

Die Gesamtfrequenz von Schallwellen beträgt 10-4 Hz bis 1014 Hz. Im Allgemeinen werden Schallwellen mit einer Frequenz von 2 × 104 Hz bis 2 × 109 Hz Ultraschallwellen bezeichnet. Ultraschall als Teil von Schallwellen, das dem Grundgesetz der Schallwellenausbreitung folgt, aberPiezo -KeramikscheibenkristallEs gibt auch einige herausragende Merkmale: ① Die Richtungsalität von Ultraschallwellen ist gut: Ultraschallwellen haben die gleiche Richtlinie wie Lichtwellen und können direkt durch ein spezielles Design übertragen werden. Effektive Erkennung im Erkennungsobjekt, desto höher die Ultraschallfrequenz, desto besser die Direktivität; ② Für die meisten Medien ist es eine starke Ultraschalldurchdringungsfähigkeit, es hat eine starke durchdringende Fähigkeit. ③ Hohe Ultraschallenergie: Die Arbeitsfrequenz der Ultraschalldetektion ist viel höher als die Häufigkeit von Schallwellen und hat eine hohe Energie. ④ Ultraschallwellen haben kurze Wellenlängen und kleine Beugungsphänomene: Aufgrund ihrer hohen Frequenz und kurzen Wellenlänge sind seine Reflexionen, die durch Objektdefekte verursacht werden, leicht zu finden, sodass sie häufig für die Erkennung von Fehler verwendet werden. Es sind diese Eigenschaften, die Ultraschall in nicht zerstörerischen Tests weit verbreitet machen.

Grundprinzipien von Ultraschalltests

Ultraschallwellen propagieren in verschiedenen Medien. Wenn die Schnittstelle auf die Schnittstelle stoßen, werden die Ultraschallwellen reflektiert, die Refraktions- und Wellenmodusumwandlung reflektiert. Reflexionen treten an heterogenen Grenzflächen mit unterschiedlichen akustischen Impedanzen auf. Wenn Ultraschallwellen senkrecht von Medium 1 bis Medium 2 sind, ist das Reflexionsvermögen an der Grenzfläche R. Je größer der Unterschied in der akustischen Impedanz zwischen den beiden Medien ist, desto mehr Reflexion von Ultraschallwellen an der Grenzfläche stark. Je größer der Unterschied der akustischen Impedanz zwischen den Einschlüssen in derPZT -Material Piezoelektrischer Keramikund das Substrat, je größer die Möglichkeit der Erkennung.

Erkennungsinhalt

Die durch Ultraschallmethode nachgewiesene Piezokeramik kann in Porositätserkennung und Oberflächenfehlerdetektion unterteilt werden. Die Porosität der Piezokeramik Die Festigkeit, der elastische Modul und die Dichte der Piezokeramik stehen in direktem Zusammenhang mit der Porosität. Die Porosität einiger Piezokomponenten bestimmt, ob sie verwendet werden können. Es besteht auch eine gewisse Beziehung zwischen der Übertragungsgeschwindigkeit von Ultraschallwellen und der Porosität (oder der Dichte) in der Piezoceramik. Dies kann durch die tatsächliche Messung erhalten werden, und dann kann die Porosität der Piezokeramik unter Verwendung von Gleichungen erhalten werden.

Die Stomata werden auf zufällig orientierte Ellipsoide reduziert, die in einer isotropen Matrix gleichmäßig verteilt sind. Das zusammengesetzte mikromechanische Modell wird verwendet, um die Schallgeschwindigkeit zu berechnen und mit den Messwerten zu vergleichen. Die Porosität wird berechnet. Wenn die theoretische Dichte von Piezo -Keramikmaterialien bekannt ist, kann die Porosität aus der Schüttdichte berechnet werden. Es gibt viele Methoden zur Messung der Körperdichte. Die Archimedes -Methode wird üblicherweise verwendet. Die inneren Defekte der Piezokeramik können auch durch die Methode zur Erkennung von Wassertauchfehler festgestellt werden. Wenn die Defekte durch das vertikale Fehler mit Wassereintauchwellen nachgewiesen werden, kann der Strahlpfad direkt gelesen werden. Um kleine Defekte zu erkennen, kann stattdessen eine niedrigere Frequenzsonde verwendet werden.

Erkennung von Oberflächenfehlern

Bei Piezokeramiken verursachen Oberflächendefekte derselben Form und Größe eher Schäden als interne Defekte, sodass der Nachweis von Oberflächendefekten besonders wichtig ist. Die Oberflächendefekte der Piezokeramik werden üblicherweise durch Wassereintauchflächenwellenmethode nachgewiesen. Die Ultraschallwelle (Längswelle) ist schräg auf der Oberfläche des Objekts, das in das Wasser eingetaucht werden soll, schräg erfasst. Wenn der einfache Winkel θC größer ist als der zweite kritische Winkel θC, propagieren die gebrochenen Schallwellen alle entlang der Oberfläche des Werkstücks und bilden eine Oberflächenwellengleichung: Cl 1 Longitudinal in der Wassergeschwindigkeit des Schalls; CR2 - - Sonnenoberflächengeschwindigkeit des Wassereintauchens in das Werkstück.

Die Oberflächenwellenwellenlänge ist kürzer als die Scherwellenwellenlänge, und die Abschwächung ist auch größer als die Scherwelle. Gleichzeitig verbreitet es sich nur entlang der Oberfläche aus. Wenn es auf scharfe Ecken oder Kanten trifft, wird es starke Reflexions -Echos geben. Je größer die Krümmung, desto stärker die Reflexion. Wenn sich die überflutete Oberflächenwelle auf der Oberfläche des Testblocks ausbreitet, kann Energie in das Wasser auslaufen, so dass nach nur wenigen Millimetern die Höhe der reflektierten Welle der überfluteten Oberflächenwelle erheblich reduziert wird. In Anbetracht der kleinen Amplitude, die für den reflektierten Wellenübertragungsabstand charakteristisch ist, ist diePiezo -KeramikringDer Wandler sollte so nah wie möglich am Defekt sein. Zusätzlich zu den oben genannten Methoden können die Methode des Kammelektrodenwandlers, der Ultraschallmikroskopmethode und der Ultraschallmikroskopmethode des Laser -Scannings zum Nachweis moderner Piezo -Keramikoberflächendefekte verwendet werden. Bisher gibt es im modernen China nicht viele Untersuchungen zur Erkennung von Ultraschallkeramikfehler, die akkumulierten Daten sind gering und es gibt keine Standard -Testblöcke mit starker Objektivität. Die Forschungsrichtungen, die in Zukunft gestärkt werden müssen, sind die Entwicklung und Anwendung neuer Fehlermethoden und die Entwicklung leistungsstarker Sonden. Natürlich entwickelt sich mit der raschen Entwicklung der Informationstechnologie, die durch Computertechnologie verkörpert wird, die moderne ultrasonische nicht-zerstörerische Testtechnologie auch für die digitale Signalverarbeitung und Inspektionsbildgebung.