基于Terfenol-D的管道超聲導(dǎo)波激勵(lì)換能器的研制.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，管道運(yùn)輸正起到越來越重要的作用。然而由于現(xiàn)役管道往往服役了較長(zhǎng)時(shí)間且處于野外，這導(dǎo)致腐蝕嚴(yán)重且難以監(jiān)管，管道缺陷逐漸成為一個(gè)需要重視的問題。傳統(tǒng)的無損檢測(cè)技術(shù)大多是采用單點(diǎn)檢測(cè)，其過程費(fèi)時(shí)費(fèi)力，效率很低。而超聲導(dǎo)波檢測(cè)是通過在管道中激勵(lì)出導(dǎo)波來進(jìn)行檢測(cè)的，當(dāng)傳播的導(dǎo)波遇到缺陷時(shí)會(huì)產(chǎn)生波包，通過對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，可以獲得數(shù)十米的管道上的缺陷信息。在超聲導(dǎo)波檢測(cè)中，激勵(lì)換能器的性能限制了檢測(cè)的距離。目前，常用于管道超聲

2、導(dǎo)波檢測(cè)的激勵(lì)換能器是以PZT材料為敏感元件，但由于該材料的機(jī)電耦合系數(shù)較低，能量轉(zhuǎn)換效率較差，這限制了對(duì)管道一次檢測(cè)的距離。而與PZT相比，超磁致伸縮材料Terfenol-D具有較高的磁致伸縮系數(shù)和能量轉(zhuǎn)化效率，且由于是通過線圈激勵(lì)，所需的負(fù)載電壓較小。目前，較少有關(guān)于將超磁致伸縮材料用于管道導(dǎo)波換能器開發(fā)的報(bào)道。因此，本文將致力于研究高性能的基于Terfenol-D材料的管道超聲導(dǎo)波激勵(lì)換能器。
　?。?）對(duì)超聲導(dǎo)波的理論和超

3、磁致伸縮材料的振動(dòng)機(jī)理進(jìn)行研究，為換能器的設(shè)計(jì)打下理論基礎(chǔ)。
　　（2）對(duì)基于超磁致伸縮材料Terfenol-D的管道超聲導(dǎo)波激勵(lì)換能器進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過對(duì)Terfenol-D的尺寸、偏置磁場(chǎng)、線圈幾何參數(shù)和夾具等參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而設(shè)計(jì)出性能優(yōu)異的激勵(lì)換能器。
　?。?）建立包含了軟、硬件的檢測(cè)系統(tǒng)，通過系統(tǒng)來激勵(lì)、放大、接收超聲導(dǎo)波并對(duì)接收信號(hào)進(jìn)行后期處理。通過對(duì)管道回波特性的提取來定位缺陷。
　　目前所研制的超聲導(dǎo)波激