国家自然科学基金(50808186) 作品数:18 被引量:33 H指数:5 相关作者: 陈雨 谭斌 李鹏程 赵爱荣 陈浩 更多>> 相关机构: 四川大学 重庆大学 教育部 更多>> 发文基金: 重庆市自然科学基金 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 理学 电子电信 一般工业技术 电气工程 更多>>
金属背衬参数对埋入式压电陶瓷声压特性的影响 被引量:1 2017年 为提高超声无损检测中埋入混凝土式压电陶瓷的声激励效率,设计开发一种在压电陶瓷一侧背衬薄铜箔的系统。在研究背衬参数(杨氏模量、泊松比、厚度)对其声压特性影响的基础之上,通过改进路径映射方法分析了不同背衬参数激励声能在混凝土中衰减的情况。实验表明:背衬铜箔参数对埋入式压电陶瓷声激励及能量传播规律有直接影响;不同背衬参数的实验数据验证了背衬参数的相互作用关系;能量声压值随映射半径的增加服从乘幂函数衰减特性,且在最佳参数设置下,激励声能至少提高27.94%。本研究为提高背衬式压电陶瓷在超声无损监测中信号分析提供了依据。 李鹏 陈雨 姜敏关键词:压电陶瓷 声激励 背衬 基于路径映射的埋入式压电陶瓷辐射声能特性研究 2016年 将压电陶瓷埋入混凝土构成压电埋入式机敏模块能够实现对混凝土结构在线健康监测。为了提高检测的准确性,本文基于路径映射技术对压电陶瓷辐射超声波在混凝土中传输时的声能特性进行研究。研究表明:随着激励频率增大,压电陶瓷辐射声波能量衰减速度减慢,且当激励频率为79 k Hz时,更为适合进行压电埋入式超声无损检测实验。随着超声波传播距离增大,扩散范围越广,声压下降速度和声能衰减速率呈非线性变化。在同一激励频率下,不同路径上的最大声压值和最小声压值分别对应不同的位置:当映射路径的半径小于0.08 m时,最大声压值在厚度方向,最小声压值对应的角度在54到58.5之间;当路径的半径大于0.08 m时,最大声压值对应的角度由于厚度方向与径向方向波的部分重叠而偏离轴向处,而最小声压值对应的角度在45°到61°之间。 姜敏 陈雨 邓洪敏 赵爱荣 李鹏关键词:压电陶瓷 激励频率 超声波 混凝土 埋入混凝土中压电陶瓷圆片声指向性和能量研究 被引量:6 2011年 对埋入混凝土中的压电陶瓷圆片模态分析发现,在各阶振动模态下其声辐射面存在分布不同的振幅极大值区域。基于压电埋入式混凝土敏感模块的声指向性和能量实验表明:不同激励频率引起的压电陶瓷圆片不同的振动模态对声指向性和能量有影响;在声指向性理论中将声源振动面等效为振幅相等的单一点声源的叠加,使得在各阶频率下压电陶瓷圆片辐射声指向性变化规律偏离实际较大,而在相同激励频率下声指向性理论结果比实验结果发散;在各阶固有频率激励下,压电陶瓷圆片辐射声指向性集中,但在一阶固有频率下声能最高,因此更适用于超声检测。 黄润 陈雨 李鹏程 谭斌 陈浩关键词:混凝土 ANSYS仿真 裂缝对埋入混凝土中压电陶瓷电-声特性的影响 被引量:2 2013年 利用压电陶瓷的电-声转换特性,将压电陶瓷圆片作为超声源埋入混凝土结构中,构成了压电埋入式混凝土机敏模块。该模块弥补了传统无损检测无法对混凝土结构进行长时间检测的不足。但由于混凝土内部会存在裂缝的影响,压电埋入式混凝土无损检测机敏模块的接收信号较弱。为了提高接收信号的强度,得到成分丰富的频谱,以分析裂缝对埋入混凝土中压电陶瓷电-声特性的影响,设计一种高压脉冲发生模块,该模块可产生幅度为400 V的窄脉冲激励压电陶瓷圆片,获得带宽为50兆赫兹的超声波频谱。实验表明,在高压脉冲激励下,接收信号的幅度值会随着裂缝与压电陶瓷片之间距离的增加而减小;接收信号与激励信号之间的时延会随着裂缝与压电陶瓷片之间距离的增加而增加。 徐志龙 陈雨 李鹏程 谭斌 汪琴关键词:超声检测 混凝土 压电 高压脉冲 裂缝 不同频率对埋入式压电陶瓷辐射声波的影响 2014年 不同频率激励埋入式压电陶瓷,辐射声波的声压、声强和指向性不同.为提高超声无损检测的精度,正确选用激励频率十分重要.通过ANSYS软件对埋入式压电陶瓷进行有限元分析,得到在20~100kHz频率范围内不同振动模态对应的固定频率,使用所得频率对压电陶瓷进行激励,分析不同频率激励压电陶瓷辐射超声波的影响,选定最佳固定频率.结果表明在20~100kHz频率范围内,共有14个振动模态,9个振动模态的振幅达到极值,声压随频率的增大逐渐增强,当频率达到79.666kHz时为最大值,而后逐渐衰减,且在67.301~84.895kHz频段内变化十分迅速. 周基强 陈雨 赵爱荣 刘丽关键词:信号与信息处理 压电传感 埋入式 声压 超声波 基于ANSYS的埋入混凝土中压电陶瓷谐振频率分析 被引量:8 2014年 基于ANSYS研究压电陶瓷(PZT-5H)的振动模态,结合谐响应算法得出压电陶瓷3个不同区域的应变-频率曲线,并将压电陶瓷和混凝土单元耦合,实现了压电埋入式混凝土机敏模块的电-声系统声压云图仿真,得到了不同激励频率下的最大声压和声场分布。结果表明压电陶瓷在20 kHz^100 kHz频段内有4个振幅极大值频率点,随着谐振频率的增加,振幅逐渐增加,而振动分布呈先集中后分散的变化趋势;通过谐响应分析发现压电陶瓷声辐射面不同区域最大应变频率均在80kHz附近;由电-声系统的声场分析发现压电陶瓷的激励频率为79.666 kHz时声压最大、声场分布最优、声指向性集中。 刘丽 陈雨 徐志龙 汪琴 赵爱荣关键词:压电陶瓷 混凝土 谐振频率 背衬对埋入混凝土中压电陶瓷激励声能的影响 被引量:10 2011年 压电埋入式混凝土敏感模块是利用在混凝土中埋入的压电陶瓷形成的一种复合式智能单元。该敏感模块可以对混凝土结构的健康状况进行检测。为了提高埋入混凝土中的压电陶瓷所激励声能的效率从而提高检测的准确性,提出了一种在压电陶瓷圆片一侧用硅橡胶层和金属背衬的方法,该方法能将压电陶瓷双侧的声能集中到一侧从而充分利用声信号能量提高声激励效率。实验表明,该方法能使接收端同距离下压电陶瓷圆片轴向声信号的能量提高10倍以上,并得到了声信号能量的相对增量随埋入混凝土中压电陶瓷一侧的背衬厚度与声激励频率之积变化的特性曲线。对声信号进行功率谱分析还表明,背衬没有改变声信号功率谱的主频和主峰区间的频率带宽。 谭斌 陈雨 黄润 李鹏程 陈浩关键词:混凝土 超声检测 压电 谱分析 基于ANSYS的温度对埋入混凝土中压电陶瓷激励声能的影响 2017年 基于ANSYS研究因温度变化对埋入混凝土中压电陶瓷的电声换能特性的影响。在压电陶瓷振动模态的基础上,进一步通过热—结构—压电的顺序耦合分析方法讨论了在不同温度下压电陶瓷谐振频率和中心声压的变化。仿真结果表明压电陶瓷的谐振频率随温度变化表现出非线性的温度特性,在20℃左右和居里温度附近出现频率漂移变化的两个拐点。在温度对压电陶瓷的辐射声波场的影响仿真中,中心点的声压值随温度变化也呈现非线性的特点,在20℃附近出现曲线的拐点。压电陶瓷声能的非线性特性与运用铁电体压电陶瓷晶体结构理论得到的分析一致。 刘建武 陈雨 覃荣捷 姜敏 李鹏 谭道良关键词:混凝土 压电陶瓷 超声检测 压电 温度 谐振频率 埋入混凝土中PZT声场指向性和声能研究 被引量:4 2012年 将PZT作为声源埋入混凝土中构成的混凝土压电机敏模块具有超声检测功能。对埋入该模块中的PZT圆片模态分析发现,在各阶振动模态下PZT声辐射面存在分布不同的振幅极大值区域。基于混凝土压电机敏模块的声场指向性和声能实验表明:将PZT声辐射面等效为振幅相等的单一点声源的叠加,忽略振动模态对声场指向性影响,使得PZT圆片的声场指向性随频率变化规律偏离实际较大,而且在相同频率下声场指向性理论结果比实验结果发散;在各阶固有频率激励下,PZT圆片的声场指向性集中,但在一阶固有频率下声能最高,更适用于超声检测。 黄润 陈雨 李鹏程 谭斌 陈浩关键词:混凝土 ANSYS仿真 压电陶瓷 声能 背衬对埋入混凝土中压电陶瓷电-声特性的影响 被引量:9 2012年 传统超声脉冲法不能对混凝土质量进行实时健康监测,将压电陶瓷埋入混凝土中构成的压电埋入式混凝土机敏模块能够进行混凝土结构的在线监测,但由于压电陶瓷在埋入混凝土后其电-声性能受到较大影响,能够激励的声信号能量弱、信噪比低,很难应用于噪声干扰强、待检测结构厚的场合。针对这一问题,提出了通过在埋入混凝土中的压电陶瓷上层合金属背衬的方法,提高声能的利用率和指向性。分析了在不同背衬厚度和不同激励频率条件下接收信号的时、频域特征。结果表明,经过层合金属背衬处理后的超声信号的能量提高了2~6倍,且这种方法并没有影响超声检测信号的波形及频率成分,具有较高的可行性。 李鹏程 陈雨 谭斌 陈浩关键词:超声检测 混凝土