超声波换能器计算机辅助设计

超声波换能器是利用压电效应的原理,实现电声讯号相互转换的器件,是超声波检测设备不可缺少的关键部件,其品质在超声波仪器性能中占有十分重要的位置,在长期实践的基础上,建立的压电换能器理论与优化设计理论相结合,并引入计算机作为工具,由此设计的压电换能器,其性能具有独特的优越性,这里介绍设计思想及使用方法。     

超声波探伤换能器及其性能要求

本刊1995年第1期刊出了“超声波探伤换能器的重要性”一文,目的是想唤起超声波换能器生产厂商及超声波探伤人员的重视,以促进国产超声波探伤换能器质量的提高。文章发表后,引起了不少从事超声探伤工作者的注意,但由于条件的限制,国内不少生产厂对如何改进和提高换能器的性能指标,缺少必要的措施,为此,想再就探伤用换能器性能指标要求提出具体意见,以引起生产者和使用者的重视。 1 超声波的发射和接收 目前用于超声波探伤的换能器,大都利用压电材料所具有的压电效应,以产生和接收超声波,通称为压电超声换能器。 压电材料具有外部加机械压力,使之变形,其表面即产生电荷的效应,这是1880年居里兄弟所发现,随后于1881年又发现了在压电材料两极间加以电压就产生变形的现象。前者称为压电效应,后者称     

热辅助超声波增材制造设备设计与分析

超声波增材制造技术在功能、复合材料的快速制备领域应用广泛,为克服现有超声波增材制造设备功率的限制,提出了一种大功率热辅助超声波增量制造设备,并采用COMSOL5.0有限元模拟软件对超声波振动系统进行辅助设计.该设备由超声波振动系统、压力机构、支撑行走机构、加热模块构成,焊接压头采用两侧对称结构,采用双换能器串联推-挽技术,显著增加超声焊接功率.并通过辅助加热模块提供额外的热量输入,提高被焊金属温度.并进行多层铜箔的超声波增量滚压焊接试验测试.结果表明,该热辅助超声波增材制造设备的焊接性能和焊接质量良好.     

超声波探伤换能器的重要性

本文就超声波探伤用换器的性能要求提出了性能参数要求，指出目前国产换能器的问题，并粗浅地探讨了对于探伤用超声换能器应重视的问题。     

电磁声换能器的设计与应用

常规超声波检测所用的换能器是通过电能与机械能相互转化的压电换能器。介绍几种从产生不同形式波型的角度出发设计出的电磁声换能器，它是一种通过电磁耦合方式产生和接收超声波的挟能器。     

确定电磁超声换能器钢管检测最佳磁化强度的试验研究

由于电磁超声换能器检测钢管缺陷时,其磁场强度影响超声波幅值,进而影响检测灵敏度。为此设计了确定最佳磁化强度的试验方案,通过试验得到超声波幅值随电磁场激励电流的变化曲线。确定了最佳磁化强度时的激励电流。     

超声酸洗技术在涂装前处理中的应用

在涂装前处理中,为了加快处理速度和提高工作效率,因此超声清洗技术就广泛得到应用.阐述了超声波技术的工作原理--超声振荡的形成、作用机理,以及超声波设备.超声波技术的设备主要包括超声波电源(超声波发生器)和超声波换能器两部分.举例说明利用超声波技术在涂装前处理酸洗过程中的应用情况.随着涂装技术的发展和产品对涂装前处理要求会越来越高,超声波技术在涂装前处理(如除油、除锈、清洗等)中将会得到更加广泛的应用.     

提高焊接接头疲劳强度的超声波冲击法

通常采用打磨焊趾的方法来改善焊接接头的疲劳强度,而使用超声波冲击焊趾来提高焊接接头及结构的疲劳强度,是一种国际上刚刚出现的新方法。本文研制成功了一种基于民陶瓷换能器的新型超声冲击试验装置。实际使用过程表明：其执行机构体积小、重量轻、噪音极小、耗能低、使用灵活方便,易于实施。利用该设备,采用Ｑ２３５钢进行了冲击处理 性对比疲劳试验。试验结果表明;超声冲击方法对妆接头疲劳强度的改善效果十分明显 ,能     

空气耦合式超声检测在航空无损检测中的应用

针对复合材料的无损检测问题,探讨了一种基于穿透式异侧检测模式的空气耦合式超声波检测技术,阐述了该技术的基本原理。参照传统的液浸式超声波检测技术,以航空工业中重要的γ-TiAl基合金为研究对象,对检测过程中信号的衰减与损耗进行了详细的理论分析与数值计算。结果表明,超声波在介质交界面处的反射损耗和在空气中的传输衰减是目前空气耦合式超声检测技术应用遇到的主要难题,而研制新型超声波换能器是解决问题的关键。     

基于人工神经网络的超声加工振幅控制的研究

针对超声振动加工中,系统振幅随外界条件的变化而衰减的问题,提出了利用人工神经网络分析换能器的输入电流,以保证超声加工的振幅始终工作在最大值附近。通过人工神经网络训练数据,建立换能器输入电流与超声波发生器频率调整间的关系,达到实时调节超声波发生器频率使整个系统处于谐振的作用。最后,将此方案应用在功率超声珩磨加工中,通过换能器输入电流的稳定性和加工精度证明此方案的效果。     

超声波振动拔管换能器的设计

介绍了超声波振动拔管的原理，以及超声波振动拔管换能器的设计情况。     

超声波振动拔管换能器的设计（续）

介绍了超声波振动拔管的原理，以及超声波振动拔管换能器的设计情况。     

超声换能器声场的模拟和可视化研究

了解超声换能器声场的分布对于检测精度和灵敏度的提高、检测工艺参数的优化都起着至关重要的作用。为了更直观地分析超声换能器的声场,提高对超声波产生和传播机理的理解,利用多元高斯声柬模型,对超声换能器辐射的声场进行了计算机模拟和可视化,开发了具有良好用户界面接口的声场模拟程序。试验结果表明,模拟结果能够比较准确地反映声场的实际分布。     

市场预测

超声波设备在表面处理行业中用途很广,并具有潜在的经济效益,目前国内生产这类设备的企业已有不少。然而,随着我国环保清洗事业的发展和清洗行业整体淘汰ODS的需要,环保型超声波清洗设备的市场需求量将越来越大,企业对设备质量的要求也越来越高。而目前,我国市场上的超声波清洗设备技术参差不齐,很多用户认为,现在的国产清洗设备“可以用,但不好用”。     

大型汽轮机实心转子超声波检测研究

本研究利用一根存在大量各类冶金缺陷的小型实心转子作为参照平台 ,模拟大型汽轮机实心转子进行超声波检测 ,采用多种频率、多种波形及入射角、多种扫查方式对缺陷进行扫查、定位和定量 ,以研究各种扫查方式对缺陷的检出率、缺陷属性、缺陷位置的影响。在理论计算的基础上 ,补充进行了斜角探头中心检测盲区的分析和实物测试及斜楔对检测灵敏度的影响测试试验 ,总结出了我厂实心转子的超声波检测参数 ,包括对设备及器材的性能要求、灵敏度整定方式、补偿要求和扫查要求 ,并编制完成了我厂大型汽轮机用实心转子超声波检测工艺规程     

用铝青铜铸锭锻造大型传递螺母

我厂自建的12MN锚链拉力试验机,是我国目前进行锚链拉力试验的一台最大的专用设备。该设备中的一组主要部件—大型传递螺母(一组两个,每件重1.2t,图1)原拟用我厂铸造车间离心浇注的     

表面粗糙度引起的超声波厚度测量误差的修正方法

根据对未经平整的粗糙锈蚀表面分别进行超声波厚度测量和机械测量的比较试验，发现超声波测量的平均误差为0．6～2．2mm。为解决该问题，建议使用一种表面回波持续时间的误差修正法，并选用合适的2．25MHz宽带换能器进行测量。该方法也适用于喷漆的表面检查。     

超声检测过程的数值模拟

简要评述超声检测过程的数值模拟,探讨超声波声场的模拟、超声波和缺陷的相互作用、换能器－缺陷检测系统、超声波在材料和构件中的传播路径、探头设计和超声检测可靠性等。     

空气耦合超声换能器声场的时域计算方法

通过超声波在空气中的二次方衰减特性,推导出空气中时域格林函数的解析表达式。基于该函数和瑞利积分建立了空气耦合超声换能器时域声场的快速计算模型,并对圆形换能器声场进行仿真。结果表明,相对于无衰减介质,空气中时域信号的高频成分被极大地削弱,信号幅值随传播距离的增加而明显降低,轴向近场长度明显减小。该研究为空气耦合超声换能器声场的模拟提供了快速的计算方法,研究结果对于空气耦合超声换能器的设计和校准具有参考价值。     

超声波振动拉管系统的失谐补偿研究

本文研究将超声波振动加工技术应用于拉管系统中由于负载的影响而导致系统振动失谐的问题。首先对换能器系统建立一维模型 ,定性地分析换能器及加工过程相关各参数对谐振特性的影响。进而通过对等效负载与系统谐振频率的关系的研究 ,提出通过频率适配装置进行失谐补偿的方法 ,并采用有限元仿真和试验的方法进行验证