聲發射傳感器的原理、分類、結構和校準

聲發射傳感器的作用是接收材料或結構內部的聲發射信號。壓力容器、儲罐、熱交換器、管道、反應器、航空推進器、核電站的設備等許多類型的結構可以用聲發射進行監測。在所有的應用中，聲發射傳感器是連接結構與聲發射儀之間的橋梁，所以，聲發射傳感器的性能對測試是非常重要的。

1、聲發射傳感器的原理

傳感器將聲發源在被探測物體表面產生的機械振動轉換為電信號,?它的輸出電壓V(t,x)是表面位移波U(x,t)和它的響應函數T(t)的卷積:???????T(t)???????V(t,x)=U(t,x)??理想的傳感器應該能同時測量樣品表面位移(或速度)的縱向和橫向分量,在整個頻譜范圍內(0～100MHz或更大)能將機械振動線性地轉變為電信號,?并具有足夠的靈敏度以探測很小的位移(通常要求≤10-14m)。

目前人們還無法制造上述這種理想的傳感器，現在應用的傳感器大部分由壓電元件組成，壓電元件通常采用鋯鈦酸鉛、鈦酸鉛、鈦酸鋇等多晶體和鈮酸鋰、碘酸鋰等單晶體，其中，鋯鈦鉛（PZT－5）接收靈敏度高，是聲發射傳感器常用壓電材料。鈮酸鋰晶體居里點高達1200℃，常用作高溫傳感器。??傳感器的特性包括：頻響寬度、諧振頻率、幅度靈敏度，這些特性受許多因素的影響，包括：①晶片的形狀、尺寸及其彈性和壓電常數；②晶片的阻尼塊及殼體中安裝方式；③傳感器的耦合、安裝及試件的聲學特性。壓電晶片的諧振頻率（f）與其厚度（t）的乘積為常數，等于0.5倍波速（V），即•t＝0.5V，可見，晶片的諧振頻率與其厚度成反比。2、聲發射傳感器的分類人們根據不同的檢測目的和環境制造了不同性能和不同結構的傳感器。

(1）高靈敏度諧振式傳感器:?諧振式高靈敏度傳感器是聲發射檢測中使用普遍的一種,?

這種傳感器具有很高的靈敏度,?可探測的小位移可達到10-14m,?但它們的響應頻率范圍很窄

,?且共振頻率一般都位于50至1000KHz之間。

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