叉指換能器(Interdigital Transducer,IDT)是通過壓電效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)聲電轉(zhuǎn)換的聲表面波(Surface Acoustic Wave,SAW)器件,其可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)波信號(hào)的傳遞和截取,早期主要用于SAW的濾波、延時(shí)、疊加等信號(hào)處理。近年來,由于具有可以設(shè)計(jì)聲同步頻率、頻帶寬度可調(diào)、插入損耗低等特點(diǎn),IDT已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于大型工程的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)(Structural Health Monitoring,SHM)系統(tǒng)中,其中,最為常見的就是基于超聲蘭姆波的矩形IDT,它能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍、快速檢測(cè),因此在板狀結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)中得到廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)現(xiàn)有IDT結(jié)構(gòu)帶寬窄、信號(hào)發(fā)射與接收方向單一,難以附著于復(fù)雜結(jié)構(gòu)表面等不足,研究一種基于介電彈性體(Dielectric Elastomer,DE)的變間距環(huán)形柔性IDT,具有頻帶寬、全方位信號(hào)采集的功能。通過有限元數(shù)值計(jì)算對(duì)聚偏二氟乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)基底及DE基底的全方位柔性IDT進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),并優(yōu)選出適應(yīng)于全方位柔性IDT的3D打印精密加工方法。最后對(duì)兩種IDT進(jìn)行了性能測(cè)試及結(jié)構(gòu)健康...

【文章頁數(shù)】：84 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 基于導(dǎo)波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)概述
        1.2.1 用于板結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)技術(shù)概述
        1.2.2 基于導(dǎo)波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)
    1.3 發(fā)展現(xiàn)狀
        1.3.1 叉指換能器概述
        1.3.2 叉指換能器基底材料的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 論文主要工作
第二章 叉指換能器工作機(jī)理和基本理論
    2.1 IDT基底材料概述
        2.1.1 壓電效應(yīng)及其表達(dá)式
        2.1.2 壓電材料的壓電方程
        2.1.3 DE材料的本構(gòu)關(guān)系
    2.2 IDT工作原理與基本特性
        2.2.1 IDT基本參數(shù)
        2.2.2 IDT工作原理
        2.2.3 IDT基本特性
    2.3 IDT頻率響應(yīng)分析
        2.3.1 均勻IDT頻率響應(yīng)分析
        2.3.2 變間距IDT頻率響應(yīng)分析
    2.4 本章小結(jié)
第三章 環(huán)形IDT結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 各向同性自由板中的超聲Lamb波特性
        3.1.1 超聲Lamb波波動(dòng)方程
        3.1.2 超聲Lamb波頻散曲線
        3.1.3 基于Lamb波相速度頻散曲線的IDT設(shè)計(jì)方法
    3.2 PVDF基環(huán)形柔性IDT結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.2.1 PVDF基環(huán)形柔性IDT有限元模型
        3.2.2 PVDF基環(huán)形柔性IDT仿真結(jié)果分析
    3.3 全方位柔性DE-IDT結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.3.1 DE-IDT有限元模型
        3.3.2 DE-IDT仿真結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 環(huán)形柔性IDT的制備與實(shí)驗(yàn)
    4.1 環(huán)形IDT加工工藝
        4.1.1 絲網(wǎng)印刷工藝制作環(huán)形IDT
        4.1.2 電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)噴射沉積3D打印工藝制作環(huán)形IDT
    4.2 環(huán)形柔性IDT性能測(cè)試
        4.2.1 驅(qū)動(dòng)性能測(cè)試
        4.2.2 傳感性能測(cè)試
    4.3 基于全方位柔性IDT的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 全文總結(jié)
    5.2 下一步研究工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士期間主要成果



本文編號(hào)：4002427