【摘 要】
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PVDF梳状换能器目前已经被用于线性导波检测当中,在非线性导波研究中却很少出现,且尚无对PVDF梳状换能器谐频特性的相关描述.由于非线性导波的相对非线性系数具有随距离增加而增大的特性,因此,本文利用非线性导波的距离积累效应对PVDF梳状换能器的谐频特性进行分析与验证.在理论上,本文用输出矢量和方法分析等指长等间距梳状换能器的基本频响特性.分析可知,当导波波长λ0等于PVDF梳状换能器的周期节长L时
【机 构】
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国防科技大学海洋科学与工程研究院 长沙410073 后勤工程学院物理教研室 重庆400016
【出 处】
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2016年度全国检测声学与物理声学会议
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PVDF梳状换能器目前已经被用于线性导波检测当中,在非线性导波研究中却很少出现,且尚无对PVDF梳状换能器谐频特性的相关描述.由于非线性导波的相对非线性系数具有随距离增加而增大的特性,因此,本文利用非线性导波的距离积累效应对PVDF梳状换能器的谐频特性进行分析与验证.在理论上,本文用输出矢量和方法分析等指长等间距梳状换能器的基本频响特性.分析可知,当导波波长λ0等于PVDF梳状换能器的周期节长L时,该导波可以被该换能器所接收,并且输出频率为ω0(导波频率)的电信号.另外,PVDF梳状换能器对基频整数倍频率的信号(即谐频信号)存在响应,即当导波信号中包含高阶谐波信号时,其基频与高次谐频成分均可以被换能器所接收,该特性即为PVDF梳状换能器的谐频特性.在实验验证过程中,计算了0.6 mm厚铝板中满足“相位匹配”条件的导波的波长λ0及频率f0,利用该参数设计制作了PVDF柔性梳状换能器.实验以斜劈压电换能器作为发射换能器,在铝板中激发出(f0,λ0)模式导波,以设计制作的PVDF梳状换能器作为接收换能器接收到了经铝板传播而来的基频与二倍频导波信号,通过比较基频导波群速度与中心频率的理论计算与实验结果,确定了所接收信号即为所期望获得的导波信号.实验通过改变斜劈压电换能器与梳状换能器间的距离,得到不同的导波声程,观察相对非线性系数随距离的变化情况,即观察非线性导波的距离积累效应存在情况.结果 表明,梳状换能器所接收到的二倍频导波的相对非线性系数随着传播距离增加而增大,具有距离积累效应.由此证明了换能器不但接收到了基频导波信号,并且接收到包含在基频导波内的二倍频信号,从而验证了梳状换能器对二次谐频信号存在响应的特性,该特性是将其用于非线性导波检测的重要条件.
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