PZT驱动的柔性梳状表面波传感器：缺陷检测与优化设计

本文主要探讨了基于PZT（压电陶瓷）的新型柔性梳状表面波传感器在厚壁管道表面缺陷检测中的应用。PZT是一种常见的压电材料，因其转换电信号的能力而被广泛用于传感器领域。该研究旨在通过优化设计提高传感器的性能，从而实现对厚壁管道内部潜在缺陷的有效检测。 首先，作者采用有限元仿真技术对关键参数进行深入研究。这些参数包括阵元间距、阵元宽度、阵元个数以及阵元长度。他们发现，通过精确调整这些参数，可以优化传感器的指向性，即传感器对特定方向的敏感度，这对于表面波信号的传播和缺陷定位至关重要。阵元间距被设定为对应于表面波波长的λR，阵元宽度设置为波长的一半，这有助于减少信号拖尾现象，提高能量集中度，从而增强信号质量。 其次，针对仿真结果，研究人员精心设计并制造了一款新型柔性梳状表面波传感器。实验结果显示，该传感器的性能与仿真预测高度一致，验证了优化参数的有效性。通过实验验证，当传感器的阵列设计符合这些优化标准时，其表面波信号的指向性得到了显著提升，能够有效地检测厚壁管道表面的微小缺陷。 这项研究不仅关注传感器的理论设计，还强调了实际应用中的问题解决策略，如通过选择合适的背衬材料和设计背衬厚度来改善表面波信号的质量。背衬材料的选择和厚度对传感器性能的影响不容忽视，它们能够帮助减小信号衰减，提高传感器的信噪比。 总结来说，这篇论文通过对PZT柔性梳状表面波传感器的结构优化和性能测试，提出了一种有效的厚壁管道表面缺陷检测方案。这种新型传感器结合了PZT的优良特性与柔性设计，能够在实际应用中展现出良好的指向性和高灵敏度，为管道维护提供了强有力的技术支持。