本发明公开一种用于复杂结构检测的半球形全向型超声换能器与制备方法。该超声换能器包括:壳体和本体,本体上依次设置背衬层、内部电极、半球形压电元件、外部电极和环氧树脂膜。其中背衬层吸收换能器背面无用的超声能量;半球形压电元件的凹面设有内部电极,半球形压电元件的凸面设有外部电极;连接内部电极和外部电极的导线嵌入本体内部,并经由导线管连接到外部;外部电极采用环氧树脂膜包裹,起密封防水和声阻抗匹配作用;半球形压电元件具有预设的压电层厚度、球面半径和球面半张角。本发明的超声换能器能够以自发自收方式工作,并且沿不同径向具有相同的发射和接收灵敏度,无需根据被检复杂结构表面轮廓连续调整换能器位姿和扫描方向。
1.一种用于复杂结构检测的半球形全向型超声换能器,包括:壳体和本体,本体上依次设置背衬层、内部电极、半球形压电元件、外部电极和环氧树脂膜,其中,背衬层用于吸收换能器背面无用的超声能量;半球形压电元件的凹面设有内部电极,半球形压电元件的凸面设有外部电极;连接内部电极和外部电极的导线嵌入本体内部,并经由导线管连接到外部;外部电极采用环氧树脂膜包裹,用于密封防水和声阻抗匹配;半球形压电元件具有预设的压电层厚度、球面半径和球面半张角。
2.根据权利要求1所述的超声换能器,其特征在于,所述半球形压电元件是一体成型的半球形1-3型压电复合材料。
3.根据权利要求1所述的超声换能器,其特征在于,所述背衬层采用钨粉制成。
4.根据权利要求1所述的超声换能器,其特征在于,所述内部电极和所述外部电极通过导电环氧树脂电连接到导线上,该导线经由所述本体一端的空心导线管连接到外部。
5.根据权利要求1所述的超声换能器,其特征在于,所述壳体是圆柱形铝壳。
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评价单位:“科创中国”天津中科院先进科技成果技术转移转化专业科技服务团 (天津中科先进技术产业有限公司)
评价时间:2023-11-22
综合评价
本项目涉及超声检测技术领域。压力容器、管道、航空航天飞行器等主承力结构普遍具有斜面、曲面等复杂形状,这些复杂型面处通常是应力集中区域,在制造和使用期间容易产生裂纹、孔洞等缺陷,降低结构的力学性能和安全性。因此,迫切需要借助无损检测技术及时检出内部缺陷,并准确测量其尺寸、位置等信息,以便为制造工艺改进、结构设计、强度分析提供确切的缺陷量化信息。因此,此项项目成果具备可以转移转化的空间和价值,希望尽快对接上下游企业进行技术应用。
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