1.一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器,其特征在于,传感器(8)由多个压电单元(801)构成矩形阵列,排列在柔性衬底(803)上;每个所述压电单元(801)上部覆盖一层阻尼块(802),所述阻尼块(802)上部及所述压电单元(801)周围填充有吸声材料(804);所述传感器(8)最外层以柔性保护膜(805)封装;
所有所述压电单元(801)的负电极层引线(806)并联连接至负极总线(808)上,所有所述压电单元(801)的正电极层引线(807)各串联一个逻辑开关(810)和一个延时器(811)后,并联连接至正极总线(809)上,所述正极总线(809)和负极总线(808)分别由正极接口(813)和负极接口(812)引出,与外部设备相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器,其特征在于,每个所述压电单元(801)为长条形,由正电极层(815)、负电极层(814)和压电层(816)组成,所述压电层(816)被正电极层(815)和负电极层(814)呈上下或左右夹持。
3.根据权利要求2所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器,其特征在于,所述压电层(816)为压电陶瓷或压电复合材料,所述正电极层(815)和负电极层(814)为银、或铜、或金、或铂。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器,其特征在于,所述压电单元(801)分为三种类别,分别激发三种不同模式的导波,对不同类型的缺陷敏感程度不一,可实现互补:种类一,所述压电单元(801)以宽度方向为极化方向(817),正电极层(815)和负电极层(814)位于与长度方向垂直的左侧面和右侧面,与压电层(816)呈左右夹持;所述压电单元(801)的尺寸满足:长度/厚度≥10,长度/宽度≥2;
种类二,所述压电单元(801)以宽度方向为极化方向(817),正电极层(815)和负电极层(814)位于与厚度方向垂直的上顶面和下底面,与压电层(816)呈上下夹持;所述压电单元(801)的尺寸满足:长度/厚度≥10,长度/宽度≥2;
种类三,所述压电单元(801)以厚度方向为极化方向(817),同时正电极层(815)和负电极层(814)位于与厚度方向垂直的上顶面和下底面,与压电层(816)呈上下夹持;所述压电单元(801)的尺寸满足:(长度/厚度)2≥10,(长度/宽度)2≥10。
5.根据权利要求1所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器,其特征在于,所述柔性衬底(803)为声透射系数大的柔性薄膜材料,检测时所述柔性衬底(803)成一定曲率与被检焊缝(2)的上表面紧密粘合。
6.根据权利要求1所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器,其特征在于,所述阻尼块(802)由环氧树脂复合材料制成,与压电单元(801)的声阻抗匹配;
所述吸声材料(804)采用柔性吸声填充物。
7.根据权利要求1所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器,其特征在于,所述逻辑开关(810)用于控制所串联压电单元(801)的工作和不工作状态,通过开启和闭合所述逻辑开关(810)实现不同压电阵列检测方式的选择,包括一字形、T字形、矩形阵列,同时适应不同宽度和长度被检焊缝(2)的检测需求。
8.根据权利要求1所述的一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器,其特征在于,所述延时器(811)可调节各压电单元(801)的激励时间差,实现声束的合成与聚焦。
9.一种基于特征导波的焊缝缺陷检测压电阵列式柔性传感器检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1,将两个传 感器(8)与板材(1)的被检焊缝(2)的上端面紧密粘合,所述传感器(8)的压电单元(801)的长度方向与被检焊缝(2)的长度方向平行,靠近被检焊缝(2)的端面的传感器作为激励传感器(81),另一个作为接收传感器(82),所述激励传感器(81)与接收传感器(82)之间间距大于10cm,所述激励传感器(81)的正极接口(813)连接信号发生器(3)的信号输出端口,所述接收传感器(82)的正极接口(813)连接前置放大器(4),所述前置放大器(4)连接滤波电路(5),所述滤波电路(5)连接信号采集通信板卡(6),所述信号采集通信板卡(6)连接上位机(7),所述上位机(7)中装有多通道数据处理分析软件,用于分析信号,提取缺陷信息;
步骤2,检测前,首先设置所述激励传感器(81)的逻辑开关(810),选择压电阵列检测方式,设置激励传感器(81)的延时器(811),提高声束的一致性;接着设置所述接收传感器(82)的逻辑开关(810)及延时器(811),使其中一个压电单元(801)工作,作为信号接收点;
步骤3,检测时,打开所述信号发生器(3),产生汉宁窗调制波作为激励信号给激励传感器(81),所述激励传感器(81)在被检焊缝(2)中产生导波信号并沿着被检焊缝(2)传播,反射信号被接收传感器(82)接收,经过前置放大器(4)和滤波电路(5)的信号放大、滤波后,由所述信号采集通信板卡(6)进行A/D采集、记录,并输送给上位机(7),至此第一组数据采集完成;
步骤4,改变所述接收传感器(82)的逻辑开关(810)及延时器(811),使另一个压电单元(801)工作,作为信号接收点,重复步骤3采集第二组数据;以此类推,采集第N组数据;
步骤5,利用所述上位机(7)中的多通道数据处理分析软件,对多组信号进行分析,提取缺陷信息并生成检测报告;
步骤6,检测完成,整理仪器。