一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器及检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器及检测方法。传感器由多个压电单元构成矩阵，排列在柔性衬底上；每个压电单元上覆盖阻尼块，周围填充吸声材料，传感器外壳以柔性保护膜封装；所有压电单元正极引线串联一个逻辑开关和延时器后，并联至正极总线。压电单元分三种类别，分别激发三种不同模式导波，对不同类型的缺陷敏感程度不一，实现互补。该传感器通过逻辑开关选择不同的压电阵列检测方式，且适应不同曲率表面和结构的焊缝检测需求；延时器调节激励时间差，实现声束的合成与聚焦。该传感器结构简单、适应性强、检测效率高，尤其适用于大型设备长距离焊缝的快速在役检测，自动化程度高。

A piezoelectric array flexible sensor and detection method based on characteristic guided wave

The invention discloses a piezoelectric array flexible sensor and a detection method based on the characteristic guided wave of the weld defect detection. The sensor is composed of a plurality of piezoelectric elements arranged in a matrix, a flexible substrate; each piezoelectric element covered damping block, surrounded with sound-absorbing material, the outer shell of the sensor to the flexible protection film package; all piezoelectric element positive lead connected to a logic switch and a delay device, and connected to the cathode bus. The piezoelectric unit is divided into three categories, which excites three different modes of guided waves respectively, and the sensitivity of different types of defects is different, and the complementarity is realized. The sensor selects different piezoelectric array detection modes by logical switches, and meets the requirements of weld detection for different curvature surfaces and structures. The delay adjusts the time difference of excitation to achieve the synthesis and focusing of sound beams. The sensor has the advantages of simple structure, strong adaptability and high detection efficiency. It is especially suitable for the rapid inspection of long distance welds in large equipment, and the degree of automation is high.

【技术实现步骤摘要】
一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器及检测方法
本专利技术涉及无损检测领域，具体涉及一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器及检测方法。
技术介绍
焊接是生活中常见的生产工艺，在现代工业生产中具有十分重要的作用，它是很多大型结构如压力容器、船舶、海洋平台等制造的关键技术。据统计，在压力容器制造中，焊接工作量占总工作量的30％以上，因此焊接质量对结构质量和使用安全可靠性有直接影响。超声检测是目前应用最为广泛的焊缝无损检测方法之一，与其它常规无损检测技术相比，它具有被测对象范围广、检测深度大、缺陷定位准确、检测灵敏度高、成本低、对人体无害以及便于现场检测等特点，因而世界各国都对超声无损检测给予了高度的重视。但是，这种技术定量判断缺陷的性质难度较大，由于它是采用扫查的方式，检测效率不高，因此难以满足当今社会对大型复杂结构进行全面、快速检测的需求。近年来，超声导波检测发展成为一种新方法，它利用了超声导波与被检工件的相互作用，根据超声波的反射、透射和散射行为，对被检工件进行缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征。与传统的超声波检测技术相比，超声导波具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器，其特征在于，传感器(8)由多个压电单元(801)构成矩形阵列，排列在柔性衬底(803)上；所述每个压电单元(801)上部覆盖一层阻尼块(802)，所述阻尼块(802)上部及所述压电单元(801)周围填充为吸声材料(804)；所述传感器(8)最外层以柔性保护膜(805)封装；所有所述压电单元(801)的负电极层引线(806)并联连接至负极总线(808)上，所有所述压电单元(801)的正电极层引线(807)各串联一个逻辑开关(810)和一个延时器(811)后，并联连接至正极总线(809)上，所述正极总线(809)和负极总线(808)分别由正极接口...

【技术特征摘要】
1.一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器，其特征在于，传感器(8)由多个压电单元(801)构成矩形阵列，排列在柔性衬底(803)上；所述每个压电单元(801)上部覆盖一层阻尼块(802)，所述阻尼块(802)上部及所述压电单元(801)周围填充为吸声材料(804)；所述传感器(8)最外层以柔性保护膜(805)封装；所有所述压电单元(801)的负电极层引线(806)并联连接至负极总线(808)上，所有所述压电单元(801)的正电极层引线(807)各串联一个逻辑开关(810)和一个延时器(811)后，并联连接至正极总线(809)上，所述正极总线(809)和负极总线(808)分别由正极接口(813)和负极接口(812)引出，与外部设备相连。2.根据权利要求1所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器，其特征在于，每个所述压电单元(801)为长条形，由正电极层(815)、负电极层(814)和压电层(816)组成，所述压电层(816)被正电极层(815)和负电极层(814)呈上下或左右夹持。3.根据权利要求2所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器，其特征在于，所述压电层(816)为压电陶瓷或压电复合材料，所述正电极层(815)和负电极层(814)为银、或铜、或金、或铂。4.根据权利要求1或2所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器，其特征在于，所述压电单元(801)分为三种类别，分别激发三种不同模式的导波，对不同类型的缺陷敏感程度不一，可实现互补：种类一，所述压电单元(801)以宽度方向为极化方向(817)，正电极层(815)和负电极层(814)位于与长度方向垂直的左侧面和右侧面，与压电层(816)呈左右夹持；所述压电单元(801)的尺寸满足：长度/厚度≥10，长度/宽度≥2；种类二，所述压电单元(801)以宽度方向为极化方向(817)，正电极层(815)和负电极层(814)位于与厚度方向垂直的上顶面和下底面，与压电层(816)呈上下夹持；所述压电单元(801)的尺寸满足：长度/厚度≥10，长度/宽度≥2；种类三，所述压电单元(801)以厚度方向为极化方向(817)，同时正电极层(815)和负电极层(814)位于与厚度方向垂直的上顶面和下底面，与压电层(816)呈上下夹持；所述压电单元(801)的尺寸满足：(长度/厚度)2≥10，(长度/宽度)2≥10。5.根据权利要求1所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器，其特征在于，所述柔性衬底(803)为声透射系数大的柔性薄膜材料，检测时所述柔性衬底(803)成一定曲率与被检焊缝(2)的上表面紧密粘合。6.根据权利要求1所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检...

【专利技术属性】
技术研发人员：许桢英，洪红，张孝龙，杜晗，万东燕，王匀，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32