【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及激光超声传感器领域，特别是涉及一种激光超声传感器的制备方法、阵列式传感器及系统。
技术介绍
1、自从1990年日本nec公司的电镜学家lijiama发现和制备出碳纳米管(cnt)以来，cnt由于其独一无二的力学、电学、光学和热学等物理特性而受到广泛关注。2010年，密歇根大学l.jay guo课题组报道了基于碳纳米管复合材料的激光超声换能器产生的超声频谱带宽高达120mhz，是目前所报道的激光超声换能器中超声带宽最宽的器件。但制备这种激光超声换能器的工艺复杂，生长cnt所需的设备费用高昂。伦敦大学学院adriene.desjardins课题组利用混合(all-in-one)型结构制备出基于cnt复合溶液的光纤激光超声换能器，但混合型结构中溶质的低分散性和团簇现象未能解决。在传感器领域，利用cnt溶液制备柔性致动器的工艺已用于实现力学传感器以及自组装的软体机器人等领域。
2、随着超声技术的发展，激光超声技术在生物医学超声成像和工业无损检测中发挥着重要的作用。关于激光超声换能器有各种各样的研究，包括数学建模和分析、有效的吸收材料、广泛应用的光纤换能器以及超声波聚焦和整形。高效的激光超声透射能显著增加压力，有效提高穿透深度，甚至对组织提供有用的热机械效应。高效的激光超声传输对高激光吸收、低热容、大热弹性膨胀的新型材料提出了更高的要求。但目前的激光超声检测系统一般是激光直接激励被测目标，由于热弹性效应等作用产生超声信号，通过检测超声信号进行缺陷检测，但这种方法受被测目标对热吸收的影响，激光超声的转换效率比较低，
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种激光超声传感器的制备方法、阵列式传感器及系统，能够提高光声转换效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、一种激光超声传感器的制备方法，所述方法包括：
4、获取基体、pdms溶液和设定浓度范围内的碳纳米管溶液；所述基体包括：铜箔；
5、采用化学气相沉积法在所述基体的两面均沉积石墨烯，得到沉积基体；
6、对所述碳纳米管溶液进行抽滤，得到碳纳米管薄膜；
7、采用氧等离子体对所述沉积基体的一面上的石墨烯进行刻蚀，并将所述碳纳米管薄膜铺设贴附至刻蚀后的沉积基体上，得到铺设基体；
8、对所述铺设基体进行腐蚀漂洗，得到混合薄膜；所述混合薄膜为碳纳米管-石墨烯混合薄膜；
9、根据所述pdms溶液制备pdms聚合物湿膜；
10、将所述混合薄膜压印至所述pdms聚合物湿膜上，并进行固化处理，得到复合薄膜，并将所述复合薄膜确定为激光超声传感器。
11、可选地，对所述碳纳米管溶液采用低压抽滤的方法，通过氧化铝无机过滤膜抽滤得到碳纳米管薄膜。
12、可选地，对所述铺设基体进行腐蚀漂洗，得到混合薄膜，具体包括：
13、采用预设浓度的氯化铁腐蚀液对所述铺设基体进行腐蚀，得到腐蚀基体；
14、将所述腐蚀基体进行超纯水漂洗，得到混合薄膜。
15、可选地，所述预设浓度为0.5mol/l。
16、一种阵列式传感器，包括：多个采用上述所述的激光超声传感器的制备方法制备的激光超声传感器；
17、多个所述激光超声传感器按照设定阵列进行排列。
18、可选地，所述设定阵列为线阵或面阵。
19、一种阵列式传感器系统，所述系统包括：激光源、光纤耦合器、光纤分束器、准直透镜和上述所述的激光超声传感器的制备方法制备的激光超声传感器；
20、所述光纤耦合器设置在所述激光源的出射光路上；所述光纤分束器与所述光纤耦合器连接；所述激光超声传感器设置在所述光纤分束器的出射光路上，且设置在所述准直透镜的入射光路上；所述准直透镜的出射光路上设置待测物体；
21、所述光纤耦合器用于对所述激光源发射的激光进行耦合，得到耦合激光；
22、所述光纤分束器用于对所述耦合激光进行分束处理，得到多路激光；
23、所述激光超声传感器用于对多路激光进行激光检测；
24、所述准直透镜用于将透过激光超声传感器的多路激光，辐照在所述待测物体上。
25、可选地，所述系统还包括：功率型光纤；
26、所述功率型光纤分别与所述光纤耦合器和所述光纤分束器连接。
27、根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
28、本专利技术提供了一种激光超声传感器的制备方法、阵列式传感器及系统，通过获取基体、pdms溶液和设定浓度范围内的碳纳米管溶液，采用化学气相沉积法在基体的两面均沉积石墨烯，得到沉积基体；对碳纳米管溶液进行抽滤，得到碳纳米管薄膜；采用氧等离子体对沉积基体的一面上的石墨烯进行刻蚀，并将碳纳米管薄膜铺设贴附至刻蚀后的沉积基体上，得到铺设基体；对铺设基体进行腐蚀漂洗，得到混合薄膜；根据pdms溶液制备pdms聚合物湿膜；将混合薄膜压印至pdms聚合物湿膜上，并进行固化处理，将得到的复合薄膜确定为激光超声传感器，由于复合薄膜可以提高超声的超声频宽和幅度，增强超声接收信号的强度，进而提高检测信号的信噪比，因此能够提高光声转换效率。
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1.一种激光超声传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的激光超声传感器的制备方法，其特征在于，对所述碳纳米管溶液采用低压抽滤的方法，通过氧化铝无机过滤膜抽滤得到碳纳米管薄膜。
3.根据权利要求1所述的激光超声传感器的制备方法，其特征在于，对所述铺设基体进行腐蚀漂洗，得到混合薄膜，具体包括：
4.根据权利要求3所述的激光超声传感器的制备方法，其特征在于，所述预设浓度为0.5mol/L。
5.一种阵列式传感器，其特征在于，包括：多个采用权利要求1-4中任意一项所述的激光超声传感器的制备方法制备的激光超声传感器；
6.根据权利要求5所述的阵列式传感器，其特征在于，所述设定阵列为线阵或面阵。
7.一种阵列式传感器系统，其特征在于，所述系统包括：激光源、光纤耦合器、光纤分束器、准直透镜和采用权利要求1-4中任意一项所述的激光超声传感器的制备方法制备的激光超声传感器；
8.根据权利要求7所述的阵列式传感器系统，其特征在于，所述系统还包括：功率型光纤；
【技术特征摘要】
1.一种激光超声传感器的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的激光超声传感器的制备方法，其特征在于，对所述碳纳米管溶液采用低压抽滤的方法，通过氧化铝无机过滤膜抽滤得到碳纳米管薄膜。
3.根据权利要求1所述的激光超声传感器的制备方法，其特征在于，对所述铺设基体进行腐蚀漂洗，得到混合薄膜，具体包括：
4.根据权利要求3所述的激光超声传感器的制备方法，其特征在于，所述预设浓度为0.5mol/l。
5.一种阵列式传...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏慧，刘国强，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：
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