本发明专利技术涉及用于测量材料厚度的装置，描述了一种用于测量诸如运送流体的管道、管和其它导管的对象的材料厚度的压电感测装置。该压电感测装置包括安装至柔性电路的压电元件，该柔性电路带有围绕纯聚酰亚胺C阶芯部的玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层。
【技术实现步骤摘要】
本文公开的主题涉及使用超声换能器来测量材料厚度，并且在一个实施例中，涉及用于在高温环境中使用的包括柔性电路的压电感测装置。
技术介绍
若干行业(例如，油气、精炼、化学、发电)需要通过管道输送流体(例如，液体或气体)。可将非破坏性测试系统安置在这些管道的外表面上以监测管道的腐蚀/侵蚀，包括管道壁内部的腐蚀/侵蚀。这些系统通常在一段时间内实施为人工检查的一部分，其中，经过一段时间监测管道壁厚度和厚度的变化。在一些情况下，探针或其它非破坏性测试装置永久地联接至管道的外表面，以连续地监测该位置的腐蚀/侵蚀以确定管道腐蚀/侵蚀速率并判断该管道位置是否需要预防性的维护以防止管道失效。用于监测管道的腐蚀/侵蚀的非破坏性测试系统的一个示例是超声测试系统。在进行管道的超声测试时，超声脉冲从联接至管道的外表面的探针发出并穿过管道壁。当超声脉冲传入并穿过管道壁时，称为回波(echo)的各种脉冲反射由于脉冲与管道的外表面、管道壁内的内部结构和管道壁的后壁相互作用而反射回探针。回波信号可显示在屏幕上，其中回波振幅呈现为竖直迹线且渡越时间(time of flight)或距离呈现为水平迹线。通过跟踪超声脉冲的发送与回波的接收之间的时间差，可确定管道的各种特性，包括管道壁厚度。如果管道壁在超声测试系统的位置处的厚度经过一段时间后减小(例如，如将显示为后壁回波的渡越时间的减少)，则这可为腐蚀/侵蚀的指示。各种因素影响设备的配置且特别是用于这些非破坏性测试系统中的材料。例如，诸如一些应用中的操作温度的操作条件可超过诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)(例如，P(VDF-TrFE))或聚四氟乙烯(PTFE))的共聚物的材料的温度阈值。包括与制造期间的某些加工步骤有关的温度的加工条件也是限制性的。诸如精度和对小缺陷及材料厚度的小变化的敏感度的性能因素是排除特定材料及其组合的使用的其它因素。然而，虽然可使用某些材料配置来实现提高的性能，但这些配置常常引起限制所得装置在包括高温应用(例如，通常在远高于120°C下操作的核发电环境)的某些应用中的适用性的物理特性(例如，高度轮廓)。以上论述仅为一般背景信息而提供，而并不意图用于帮助确定要求保护的主题的范围
技术实现思路
描述了一种用于测量诸如运送流体的管道、管和其它导管的对象的材料厚度的压电感测装置。该压电感测装置包括安装至柔性电路的压电元件，该柔性电路带有围绕纯聚酰亚胺C阶(C-stage)芯部的玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层。可在实践该压电感测装置的一些公开实施例时实现的一优点是，该装置可在高于120°C且在一些情况下高达300°C的高温应用中使用。在一个实施例中，公开了一种压电感测装置。该压电感测装置包括多个压电元件和柔性电路，柔性电路包括:在第一铜层与第二铜层之间的纯聚酰亚胺C阶芯部，第一铜层在纯聚酰亚胺C阶芯部的第一侧上，第二铜层在与第一侧相对的第二侧纯聚酰亚胺C阶芯部上；在第一铜层上形成的第一玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层；以及在第二铜层上形成的第二玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层。其中，多个压电元件在多个窗口中被安装至柔性电路，该多个窗口形成于第一玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层中以接收多个压电元件。在另一实施例中，压电感测装置包括多个陶瓷压电换能器和柔性电路，柔性电路包括:在第一多个导体与第二多个导体之间的纯聚酰胺C阶芯部，第一多个导体在纯聚酰亚胺C阶芯部的第一侧上，第二多个导体在与第一侧相对的第二侧纯聚酰亚胺C阶芯部上；在第一多个导体上形成的第一玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层；以及在第二多个导体上形成的第二玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层。其中，多个压电元件在多个窗口中被安装至柔性电路，该多个窗口形成于第一玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层中以接收多个陶瓷压电换能器，并且其中，窗口露出接地电极和热电极，多个陶瓷压电换能器被焊接至接地电极和热电极。本专利技术的该简要描述仅仅意图提供文中根据一个或更多说明性实施例所公开的主题的简要概述，而并不用作解释权利要求或者限定或限制本专利技术的范围的指导，本专利技术的范围仅由所附权利要求限定。提供该简要描述，以采用以下在详细描述中进一步描述的简化形式来介绍说明性的概念选择。该简要描述并不意图标识要求保护的主题的关键特征或必需特征，也不意图用于帮助确定要求保护的主题的范围。要求保护的主题并不限于解决在
技术介绍
中指出的任何或全部缺点的实施方案。附图说明为了能够理解本专利技术的特征，可参考某些实施例做出本专利技术的详细描述，这些实施例的一部分在附图中示出。然而，应注意到，附图仅示出本专利技术的某些实施例且因此不应视为其范围的限制，因为本专利技术的范围涵盖其它等效实施例。附图未必按比例绘制，重点一般放在示出本专利技术的某些实施例的特征上。在附图中，全部各视图中相似的标号用于表示相似的部分。因此，为了进一步理解本专利技术，可参考结合附图阅读的以下详细描述，在附图中: 图1是测量系统的一示例性实施例的示意 图2是压电感测装置的一示例性实施例的分解组装 图3是图2的压电感测装置的侧视截面组装 图4是压电感测装置的另一示例性实施例的正视 图5是图4的压电感测装置的侧视截面 图6是压电感测装置的又一示例性实施例的正视 图7是图6的压电感测装置的侧视截面图； 图8是压电感测装置的又一示例性实施例的正视 图9是图8的压电感测装置的侧视截面 图10是压电感测装置例如图2至图5的压电感测装置的一实施方案的示意图；以及 图11是压电感测装置例如图2、图3和图6至图9的压电感测装置的另一实施方案的示意图。附图标记: 10测量系统 12换能器阵列 14仪器 16连接件 18感测元件 20压电元件 22基底 24超声测试单元 26共用基底 100压电感测装置 102基底 104压电元件 106陶瓷主体 108电极 110接地部 112包绕接片(wrap tab) 114柔性电路材料 116第一层 118第二层 120接收区域 122电极 124接地电极 126热电极 128电极几何结构 130隔离间隙 132形状几何结构 134T形几何结构 136焊接层 138分层结构 200压电感测装置 202基底 204压电元件 214柔性电路材料220接收区域222电极224接地电极226热电极236焊接层240前侧242背侧244电缆连接件246电缆连接垫248应变消除部250接地垫252热垫254过孔(via)256接地面300压电感测装置302基底304压电元件314柔性电路材料320接收区域322电极324接地电极326热电极336焊接层358共用基底360导体362热导体364接地导体366自由端368连接器400压电感测装置402基底404压电元件414柔性电路材料424接地电极426热电极436焊接层440前侧442背侧470测量系统472换能器阵列474仪器476连接件478电缆480连接端子482表面484对象486耦合剂488外部结构490保护层492紧固机构500压电感测装置502基底504压电元件524接地电极526热电极536焊接层558共用基底566自由端568连接器570测量系统572换能器阵列574仪器576连接件586耦合剂590保护层592紧固机构594单根电缆本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种压电感测装置，包括：多个压电元件；和柔性电路，其包括：在第一铜层与第二铜层之间的纯聚酰亚胺C阶芯部，所述第一铜层在所述纯聚酰亚胺C阶芯部的第一侧上，所述第二铜层在与所述第一侧相对的第二侧纯聚酰亚胺C阶芯部上；在所述第一铜层上形成的第一玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层；以及在所述第二铜层上形成的第二玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层，其中，所述多个压电元件在多个窗口中安装至所述柔性电路，所述多个窗口形成于所述第一玻璃增强聚酰亚胺C阶覆层中以接收所述多个压电元件。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：FT马修斯，PA迈尔，MH克罗恩，NJ史密斯，AM维加诺，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：
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