基于Terfenol-D的管道超聲導(dǎo)波激勵換能器的研制.pdf

1、隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，管道運輸正起到越來越重要的作用。然而由于現(xiàn)役管道往往服役了較長時間且處于野外，這導(dǎo)致腐蝕嚴重且難以監(jiān)管，管道缺陷逐漸成為一個需要重視的問題。傳統(tǒng)的無損檢測技術(shù)大多是采用單點檢測，其過程費時費力，效率很低。而超聲導(dǎo)波檢測是通過在管道中激勵出導(dǎo)波來進行檢測的，當傳播的導(dǎo)波遇到缺陷時會產(chǎn)生波包，通過對回波信號進行檢測，可以獲得數(shù)十米的管道上的缺陷信息。在超聲導(dǎo)波檢測中，激勵換能器的性能限制了檢測的距離。目前，常用于管道超聲

2、導(dǎo)波檢測的激勵換能器是以PZT材料為敏感元件，但由于該材料的機電耦合系數(shù)較低，能量轉(zhuǎn)換效率較差，這限制了對管道一次檢測的距離。而與PZT相比，超磁致伸縮材料Terfenol-D具有較高的磁致伸縮系數(shù)和能量轉(zhuǎn)化效率，且由于是通過線圈激勵，所需的負載電壓較小。目前，較少有關(guān)于將超磁致伸縮材料用于管道導(dǎo)波換能器開發(fā)的報道。因此，本文將致力于研究高性能的基于Terfenol-D材料的管道超聲導(dǎo)波激勵換能器。
　　（1）對超聲導(dǎo)波的理論和超

3、磁致伸縮材料的振動機理進行研究，為換能器的設(shè)計打下理論基礎(chǔ)。
　?。?）對基于超磁致伸縮材料Terfenol-D的管道超聲導(dǎo)波激勵換能器進行設(shè)計，通過對Terfenol-D的尺寸、偏置磁場、線圈幾何參數(shù)和夾具等參數(shù)進行優(yōu)化，從而設(shè)計出性能優(yōu)異的激勵換能器。
　?。?）建立包含了軟、硬件的檢測系統(tǒng)，通過系統(tǒng)來激勵、放大、接收超聲導(dǎo)波并對接收信號進行后期處理。通過對管道回波特性的提取來定位缺陷。
　　目前所研制的超聲導(dǎo)波激