基于波導技術的超聲波高溫測厚研究.pdf

1、常規(guī)超聲換能器不能在高溫工件表面上使用的原因有兩點,高溫下壓電陶瓷晶片有去極化現象;超聲換能器中不同材料具有不同的熱膨脹系數導致高溫下?lián)Q能器失效。在本論文中,研制了一種高溫超聲波測厚系統(tǒng),可以隔絕高溫對超聲換能器的影響,使其能正常工作。
　　設計的系統(tǒng)通過運用波導緩沖技術將脆弱的超聲換能器和壓電陶瓷元件從高溫環(huán)境中隔絕出來,使其不受高溫的影響。使用橫截面為矩形的片狀不銹鋼波導可以在較短的距離內將高溫降到合適的溫度而不需要額外的冷卻

2、裝置。必須要解決的主要問題為當波導桿固定在工件表面后發(fā)射的超聲信號能夠進入工件并且從工件中傳出后還能被接收到以及超聲信號在波導桿中的傳播。研究發(fā)現運用橫波直探頭配合不銹鋼片狀波導可以較好的發(fā)射超聲波信號和接收來自工件中的反射信號。為了使探頭發(fā)射的超聲波能穩(wěn)定地傳入波導且保證能量較強,設計了固定探頭到波導的機械夾具。同時為了使從波導中傳出的超聲波能穩(wěn)定、能量損失較小地傳入工件中,采用機械夾緊干耦合的方法將波導桿固定在工件表面,設計了相應的

3、機械夾具。在超聲波測厚時,耦合劑是不可或缺的部分,對不同種類的耦合劑進行了比較實驗,蜂蜜是最為適合波導測厚裝置的耦合劑。
　　運用超聲模擬軟件Wave2000,模擬仿真了波導測厚實驗。結合模擬仿真實驗和實際測試的結果,選擇雙波導一發(fā)一收模擬作為高溫測厚裝置信號發(fā)射與接收的方式。在模擬實驗之后進行了波導測厚實驗,不同厚度鋼板測厚結果準確,誤差在0.2mm以內。在工件最高溫為400℃下進行了高溫超聲測厚實驗,所得反射回波信號衰減較小,