本发明专利技术提供了一种适用于混凝土的嵌入式复合压电超声换能器、成型工艺及嵌入支架结构，嵌入式复合压电超声换能器包括：屏蔽层，封装层，压电陶瓷晶片，背衬层，嵌入支架结构包括：卡簧，所述卡簧用于固定嵌入式复合压电超声换能器，内径等于嵌入式复合压电超声换能器外径，端头处分别有两个定位孔；R型卡，所述R型卡扣于钢筋上，在R型卡末端分别有两对定位孔，用于连接卡簧；垫片，所述垫片含定位孔，位于R型卡两端之中，用于支撑；螺栓，所述螺栓穿过R型卡首端、卡簧、垫片、R型卡末端的定位孔；螺母，所述螺母与螺栓固定R型卡、卡簧、垫片。垫片。垫片。
【技术实现步骤摘要】
适用于混凝土的嵌入式复合压电超声换能器、成型工艺及嵌入支架结构
[0001]本专利技术涉及混凝土无损检测领域，尤其是一种适用于混凝土的嵌入式复合压电换能器的结构、成型工艺及嵌入支架结构。
技术介绍
[0002]压电材料由于其“刺激响应”行为而被归类为“智能”材料：当压电材料受到机械应力时，压电材料会产生表面电荷，这种现象称为“直接压电效应”。同样，当受到电场作用时，它会发生机械应变，通常称为“逆压电效应”。利用压电陶瓷的正压电效应和逆压电效应可以制作成带有信号接收及信号激励功能的压电换能器可以测量声发射的变化。
[0003]超声波测量在很长一段时间内被广泛应用于混凝土结构的表征。一般的，外贴式的超声测量不适合于大型构件、复杂构件长期、稳定的健康监测。使用嵌入式压电超声换能器可以长期稳定的监测混凝土健康。但混凝土内复杂的应力、温度、腐蚀、孔隙水等因素对嵌入式压电超声换能器提出了更高的要求。
[0004]鉴于此，提出一种适用于混凝土的嵌入式压电超声换能器结构成型工艺及嵌入支架。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种适用于混凝土的嵌入式复合压电超声换能器的成型工艺及嵌入支架。
[0006]本申请提供的技术方案为：适用于混凝土的嵌入式复合压电超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括屏蔽层、封装层、压电陶瓷晶片；所述压电陶瓷晶片嵌入在封装层内，所述封装层嵌入再屏蔽层内；所述超声换能器包含A、B两种结构形式；所述超声换能器平面形状为圆形，所述屏蔽层材料为具有抗腐蚀特性的金属，所述屏蔽层材料含导电粉末混合物，所述屏蔽层朝上方向为嵌入式复合压电超声换能器正面。
[0007]进一步的，结构A包括：第一屏蔽层，所述第一屏蔽层为一具有防腐特性的金属壳；第一封装层，所述第一封装层整体嵌入于所述屏蔽层中，最高处与屏蔽层壳口齐平；第一压电陶瓷晶片，所述第一压电陶瓷晶片含第一压电陶瓷与印第一刷电路薄膜，第一压电陶瓷电位相连第一印刷电路薄膜；所述第一压电陶瓷设置于封装层与背衬层之间，嵌入于第一封装层之中，背面紧贴第一背衬层；第一背衬层，所述第一背衬层位于第一屏蔽层、第一压电晶片与第一封装层之上，
高度与第一屏蔽层等高。
[0008]进一步的，结构B包括：第二屏蔽层，所述第二屏蔽层为一具有防腐特性的金属壳；第二封装层，所述第二封装层整体嵌入于所述第二屏蔽层中，最高处与屏蔽层壳口齐平；第二压电陶瓷晶片，所述第二压电陶瓷晶片含第二压电陶瓷与第二印刷电路薄膜，所述第二压电陶瓷电位相连于第二印刷电路薄膜；所述第二压电陶瓷设置于第二封装层与第二背衬层之间，嵌入于第二封装层之中，背面紧贴第二背衬层、马鞍形卡；第二背衬层，所述第二背衬层位于第二屏蔽层、第二封装层与第二压电晶片之上，高度与屏蔽层等高；马鞍形卡，位于第二背衬层中，第二压电晶片之上，上表面与第二背衬层等高，中心处有圆孔，两侧挂耳有矩形孔。
[0009]基于上述换能器，本申请还提供一种电超声换能器的嵌入支架，所述嵌入支架结构包括：卡簧，所述卡簧用于固定如权利要求1所述的嵌入式复合压电超声换能器，所述卡簧内径等于嵌入式复合压电超声换能器外径，端头处分别有两个定位孔；R型卡，所述R型卡扣于钢筋上，在R型卡末端分别有两对定位孔，用于连接卡簧；垫片，所述垫片含定位孔，位于R型卡两端之中，用于支撑；螺栓，所述螺栓穿过R型卡的首端、卡簧、垫片、R型卡末端的定位孔；螺母，所述螺母与螺栓固定R型卡、卡簧、垫片。
[0010]基于上述嵌入支架，本申请提供其组合方式，超声换能器A、B固定在卡簧上，卡簧内径等于嵌入式复合压电超声换能器外径。将R型卡扣于钢筋上，钢筋穿过R型卡圆孔，在R型卡末端分别有两对定位孔，用于连接卡簧；R型卡连接卡簧，垫片放置于R型卡两端之中，R型卡首末端定位孔、卡簧定位孔、垫片定位孔分别对应。螺栓穿过R型卡首端、卡簧、垫片、R型卡末端的定位孔。螺母与螺栓固定R型卡、卡簧、垫片，使嵌入式复合压电超声换能器固定于混凝土内的钢筋上。
[0011]进一步的，所述嵌入式复合压电超声换能器A的成型工艺为：提供一硅胶圆筒，其高度为屏蔽层壳体高度两倍，内径为屏蔽层壳体外径，在其二分之一高度处开口；将硅胶圆筒立置于一平面，将屏蔽层壳体嵌入于硅胶筒底部，开口向上。将压电晶片穿过硅胶圆筒开口，置于屏蔽层外壳上，压电陶瓷片朝下，压电陶瓷片与屏蔽层外壳圆心在同一条直线；利用灌注针将制备好的封装层材料灌注于屏蔽层壳中，其液体能包裹压电晶片侧面与底面，液面高度与压电晶片上表面、屏蔽层外壳高度齐平；待封装层材料固化一定时间后，其不在具有流动性；将制备好的背衬层材料通过灌注针灌注于硅胶圆筒中，液面高度达到硅胶筒高度为止；待其固化后，即成型。
[0012]进一步的，所述嵌入式复合压电超声换能器B的成型工艺为：提供一硅胶圆筒，其高度为屏蔽层壳体高度两倍，内径为屏蔽层壳体外径，在其二分之一高度处开口；将硅胶圆筒立置于一平面，将屏蔽层壳体嵌入于硅胶筒底部，开口向上。将压电晶片穿过硅胶圆筒开口，置于屏蔽层外壳上，压电陶瓷片朝下，压电陶瓷片与屏蔽层外壳圆心在同一条直线。利用灌注针将制备好的封装层材料灌注于屏蔽层壳中，其液体能包裹压电晶片侧面与底面，
液面高度与压电晶片上表面、屏蔽层外壳高度齐平。待封装层材料固化一定时间后，其不在具有流动性。将马鞍形卡放置于压电晶片与封装层平面上，挂耳一侧朝上，其上表面与硅胶圆筒上表面齐平。将制备好的背衬层材料通过灌注针灌注于硅胶圆筒、马鞍形卡中间孔洞中，液面高度达到硅胶筒高度为止。待其固化后，即成型。
[0013]进一步的，所述封装层材料的制备工艺为：封装层材料为环氧树脂灌封胶，其含有环氧树脂、固化剂；将环氧树脂、固化剂胶体以质量比x1：1，置于烘箱中T1℃温度下按总质量每g1加热t1分钟。加热后，将环氧树脂、固化剂胶体真空抽去胶体中的气体；真空抽气后，将环氧树脂、固化剂胶体置于烘箱中T1℃温度下按总质量每g1加热t1分钟；将环氧树脂、固化剂胶体混合搅拌，按总质量每g1搅拌t2分钟，使其均匀，混合搅拌均匀后，将环氧树脂胶体真空抽去胶体中的气体；将环氧树脂胶体置于烘箱中T2℃温度下按总质量每g1加热t1分钟，加热后，将环氧树脂胶体真空抽去胶体中的气体，得到用于灌封的封装层材料。
[0014]进一步的，所述背衬层材料的制备工艺为：背衬层材料以环氧树脂灌封胶作为基底，其含有环氧树脂、固化剂；将环氧树脂、固化剂胶体以质量比x1：1，置于烘箱中T1℃温度下按总质量每g1加热t1分钟，加热后，将环氧树脂、固化剂胶体真空抽去胶体中的气体；真空抽气后，将环氧树脂、固化剂胶体置于烘箱中T1℃温度下按总质量每g1加热t1分钟；将环氧树脂、固化剂胶体混合，加入导电粉末混合搅拌，环氧树脂：固化剂：导电粉末的质量比为x2：1：y1，按混合物总质量每g1搅拌t3分钟，使其均匀，混合搅拌均匀后，将环氧树脂基材料胶体真空抽去胶体中的气体；将环氧树脂基材料胶体置于烘箱中T1℃温度下按总质量每g1加热t4分钟，加热后，将环氧树脂基材料胶体真空抽去胶体中的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.适用于混凝土的嵌入式复合压电超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括屏蔽层、封装层、压电陶瓷晶片；所述压电陶瓷晶片嵌入在封装层内，所述封装层嵌入再屏蔽层内；所述超声换能器包含A、B两种结构形式；所述超声换能器平面形状为圆形，所述屏蔽层材料为具有抗腐蚀特性的金属，所述屏蔽层材料含导电粉末混合物，所述屏蔽层朝上方向为嵌入式复合压电超声换能器正面。2.根据权利要求1所述的适用于混凝土的嵌入式复合压电超声换能器，其特征在于，结构A包括：第一屏蔽层，所述第一屏蔽层为一具有防腐特性的金属壳；第一封装层，所述第一封装层整体嵌入于所述屏蔽层中，最高处与屏蔽层壳口齐平；第一压电陶瓷晶片，所述第一压电陶瓷晶片含第一压电陶瓷与印第一刷电路薄膜，第一压电陶瓷电位相连第一印刷电路薄膜；所述第一压电陶瓷设置于封装层与背衬层之间，嵌入于第一封装层之中，背面紧贴第一背衬层；第一背衬层，所述第一背衬层位于第一屏蔽层、第一压电晶片与第一封装层之上，高度与第一屏蔽层等高。3.根据权利要求1所述的适用于混凝土的嵌入式复合压电超声换能器，其特征在于，结构B包括：第二屏蔽层，所述第二屏蔽层为一具有防腐特性的金属壳；第二封装层，所述第二封装层整体嵌入于所述第二屏蔽层中，最高处与屏蔽层壳口齐平；第二压电陶瓷晶片，所述第二压电陶瓷晶片含第二压电陶瓷与第二印刷电路薄膜，所述第二压电陶瓷电位相连于第二印刷电路薄膜；所述第二压电陶瓷设置于第二封装层与第二背衬层之间，嵌入于第二封装层之中，背面紧贴第二背衬层、马鞍形卡；第二背衬层，所述第二背衬层位于第二屏蔽层、第二封装层与第二压电晶片之上，高度与屏蔽层等高；马鞍形卡，位于第二背衬层中，第二压电晶片之上，上表面与第二背衬层等高，中心处有圆孔，两侧挂耳有矩形孔。4.一种电超声换能器的嵌入支架，其特征在于，所述嵌入支架结构包括：卡簧，所述卡簧用于固定如权利要求1所述的嵌入式复合压电超声换能器，所述卡簧内径等于嵌入式复合压电超声换能器外径，端头处分别有两个定位孔；R型卡，所述R型卡扣于钢筋上，在R型卡末端分别有两对定位孔，用于连接卡簧；垫片，所述垫片含定位孔，位于R型卡两端之中，用于支撑；螺栓，所述螺栓穿过R型卡的首端、卡簧、垫片、R型卡末端的定位孔；螺母，所述螺母与螺栓固定R型卡、卡簧、垫片。5.根据权利要求4所述的嵌入支架的组合方式，其特征在于，超声换能器A、B固定在卡簧上，卡簧内径等于嵌入式复合压电超声换能器外径；将R型卡扣于钢筋上，钢筋穿过R型卡圆孔，在R型卡末端分别有两对定位孔，用于连接卡簧；R型卡连接卡簧，垫片放置于R型卡两端之中，R型卡首末端定位孔、卡簧定位孔、垫片定位孔分别对应；
螺栓穿过R型卡首端、卡簧、垫片、R型卡末端的定位孔；螺母与螺栓固定R型卡、卡簧、垫片，使嵌入式复合压电超声换能器固定于混凝土内的钢筋上。6.根据权利要求2所述的适用于混凝土的嵌入式复合压电超声换能器的成型工艺，所述嵌入式复合压电超声换能器A的成型工艺为：提供一硅胶圆筒，其高度为屏蔽层壳体高度两倍，内径为屏蔽层壳体外径，在其二分...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵金忠，吴瑾，王奕媛，陈学军，曾瑞阜，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。