聲發(fā)射傳感器的發(fā)展

聲發(fā)射傳感器的發(fā)展

　　1、壓電換能器——獲取聲發(fā)射信息的最大困難來自噪聲的干擾，因此，提高傳感器的靈敏度和選擇合適的頻率窗口是研制傳感器和改善其性能的一個重點。目前主要仍然是采用壓電陶瓷換能器，大多數(shù)共振頻率在100KHz~1MHz。除壓電陶瓷外，還有新的壓電材料如：用亞乙烯氟（Vinylidenefluoride）和三氟乙烯（Trifluroethylene）的聚合物作敏感元件的換能器。其優(yōu)點是低成本、寬動態(tài)范圍、缺點是工作溫度不能超過70℃，靈敏度比壓電陶瓷差。

壓電傳感器中獲得標(biāo)志性進(jìn)展的是NBS（美國國家標(biāo)準(zhǔn)局，現(xiàn)為NIST）提出的錐形寬帶換能器，沒有陶瓷壓電換能器共振物性的干擾，能接近達(dá)到傳遞函數(shù)為常數(shù)的要求。錐形壓電換能器提出后，北京航空航天大學(xué)在保護(hù)膜、背襯、接地及增加內(nèi)藏前置放大器等方面做了改進(jìn)。

　　2、非接觸傳感器和光檢測器——壓電式傳感器的優(yōu)點是：價廉、容易使用、靈敏度高，缺點是

　?。?）絕對校準(zhǔn)比較困難；
　?。?）對不同的聲波模式（例如縱波和表面波）響應(yīng)不同；
　?。?）頻響很難避免傳感器或電路的共振影響；
　?。?）檢測時，傳感器耦合在試件表面會引起傳遞聲波的畸變；
　　（5）耦合劑的使用增加檢測的未知因素；
　　（6）傳感器尺寸相對較大，只能得到接觸面區(qū)域的平均測量效果。因此，要研究開發(fā)非接觸式的寬帶傳感器電容式傳感器和激光干涉原理的光檢測器。非接觸式傳感器的靈敏度偏低，使用不方便，必須在簡化結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)實用性方面作改進(jìn)。

　　3、傳感器的校準(zhǔn)——傳感器的校準(zhǔn)量進(jìn)行AE的定量研究，不同數(shù)據(jù)互換和從AE信號中獲取源信息的基礎(chǔ)。電容式傳感器和光探測器絕對校準(zhǔn)相對簡單。

　　校準(zhǔn)AE傳感器最簡單的方法是把它和靈敏度已知的“標(biāo)準(zhǔn)”傳感器在模擬源作用下，進(jìn)行輸出比對得出。AE傳感器較準(zhǔn)研究中最突出的進(jìn)展是互易校準(zhǔn)和表面脈沖校準(zhǔn)。互易校準(zhǔn)是一種傳統(tǒng)的絕對校準(zhǔn)方法，是繞開不易測準(zhǔn)的聲學(xué)參數(shù)（表面位移速度等），只測量傳感器的電學(xué)特性就可獲得發(fā)送響應(yīng)和接收靈敏度。從而保證測量的準(zhǔn)確性。表面脈沖校準(zhǔn)的理論基礎(chǔ)，是階段躍力作用在半無限媒質(zhì)表面產(chǎn)生的法向位移可由理論算出，改進(jìn)后的電容式傳感器對模擬源（玻璃毛細(xì)管破裂）的響應(yīng)則從實驗上證明電容式傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)位移傳感器和玻璃毛細(xì)管破裂作為階躍源的可靠性，傳感器較準(zhǔn)是在經(jīng)過嚴(yán)格平直拋光處理的鋼試塊上進(jìn)行的，在模擬源的對稱兩側(cè)放上標(biāo)準(zhǔn)電容式傳感器（靈敏度已知）和待測傳感器，比較兩者的輸出即可獲得待測傳感器的靈敏度曲線。