超聲無損檢測因其優(yōu)良的性能,被廣泛應(yīng)用于缺陷檢測、結(jié)構(gòu)測量等方面,其中超聲傳感器可以實現(xiàn)電信號與超聲波信號的相互轉(zhuǎn)換,是超聲無損檢測的關(guān)鍵器件。但是隨著無損檢測的應(yīng)用領(lǐng)域的擴大,人們對超聲傳感器的使用要求越來越高。常規(guī)的壓電超聲傳感器在使用的時候,要花費較多的安裝時間,且在對金屬或者復(fù)合材料檢測時,材料的磨損、腐蝕、氧化等也影響了檢測的精度。為此,人們提出了嵌入式傳感器的概念,以解決安裝和磨損的問題。但是有線直連的嵌入式傳感器會影響到材料本身的性能,因此本文基于感應(yīng)耦合無線能量傳輸理論,對無線驅(qū)動壓電超聲換能器方式進行了研究。本文首先介紹了超聲無損檢測以及無線能量傳輸?shù)陌l(fā)展背景和現(xiàn)狀,介紹了超聲波在介質(zhì)中傳播的主要傳播特性,以及超聲傳感器中的壓電陶瓷的主要性質(zhì),主要包括壓電效應(yīng)、電容特性、遲滯特性,接著介紹了基于法拉第電磁感應(yīng)定律的無線能量傳輸理論,分析了耦合線圈的磁場分布,然后計算出線圈的耦合系數(shù)及能量傳輸效率,介紹了感應(yīng)耦合線圈中的補償技術(shù)。接著介紹了傳感器的概念模型,然后基于概念模型確立了等效電路,對無線傳感器的物理結(jié)構(gòu)進行分析。然后運用Ansoft Maxwell軟件,對傳感器的物理結(jié)構(gòu)的中的各個參數(shù)進行分析,討論了耦合線圈外形、線圈間隙的距離、耦合線圈水平方向距離及是否加入鐵氧體導(dǎo)磁材料對線圈的自感與互感系數(shù)的影響,分析了其耦合性能。然后,基于傳感器結(jié)構(gòu)模型,完成了電路的軟硬件設(shè)計,包括驅(qū)動信號發(fā)射部分與超聲波信號接收部分電路計。最后,驗通過實驗對無線傳感器的輸出性能進行了研究。與仿真相對比,討論了耦合線圈對壓電陶瓷的驅(qū)動效果,又通過實驗探究了無線傳感器在鋁合金板中激發(fā)超聲Lamb波的性能,結(jié)果驗證了無線傳感器激勵出合適超聲波的可行性。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP212;TH878.2
【部分圖文】：

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文沖檢測法檢測的主要方式為脈沖檢測法，其原理為如圖 2-1 所示能器（目前常用換能器有壓電陶瓷、電磁超聲換能器動信號，第二章我們知道產(chǎn)生的超聲波傳播有橫波和波與縱波還會發(fā)生波形轉(zhuǎn)換而變成蘭姆波，超聲波在位后被另一個傳感器采集，超聲接收換能器，將聲能放大、濾波處理將傳入處理器，根據(jù)接收到的聲波的沒有缺陷以及缺陷的位置、尺寸等信息。所以一個完形驅(qū)動、能量轉(zhuǎn)換、信號檢測和數(shù)據(jù)分析多個部分。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文.4.5 感應(yīng)耦合線圈中的補償技術(shù)感應(yīng)耦合線圈漏感較大，因此整個電路無功功率較高，功率因數(shù)較低。對側(cè)線圈加入合適的補償電容，這樣使感性電路與補償電容組合成諧振電路來增大功率因數(shù)，提高能量的傳輸效率。按照補償元件按照補償電容添加回路的位置還有電容電感的連接方式不同，補償方法有多種如圖 2-8 所示。

18圖 2-9 單邊串聯(lián)補償電路后整個電路的阻抗改變?yōu)楣ぷ饔谥C振狀態(tài)，得出電容 C1的取值為 21 1 11 2 21MZ j L r jC j L r

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本文編號：2831074