一种用于兰姆波的柔性激光超声换能器

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 17:16
文章英文标题
A flexible laser ultrasound transducer for Lamb wave
正文
Lamb波广泛应用于板状结构的结构健康监测( SHM )。本文利用蜡烛碳烟纳米颗粒( CSNPs )和聚二甲基硅氧烷( PDMS ),提出了一种新型、柔性、高光声转换效率的超声换能器。实验结果表明,研制的换能器在纳秒激光脉冲的照射下,可产生持续时间较短的0.28μs纵波。激发态纵波的幅值是传统激光超声技术产生信号的10倍。进一步,采用斜入射的方法,在1.5 mm厚的铝基板上研制了楔形换能器激发Lamb波。在铝板中成功激发出中心频率为647kHz的Lamb波的特定dA0和S0模。基于合成孔径聚焦成像技术,采用延时加和信号处理方法,利用A0模式Lamb对平板进行损伤定位。对3.5 mm的缺陷进行了良好的成像,结果表明所研制的柔性光声换能器可以作为SHM的良好替代方法。
文章内容(英文)
Lamb waves are widely used in structural health monitoring (SHM) for plate-like structures. In this paper, a new and flexible ultrasonic transducer with a high photo-acoustic conversion efficiency was proposed by using candle soot nanoparticles (CSNPs) and polydimethylsiloxane (PDMS). Experimental results demonstrate that the developed transducer can generate a longitudinal wave with a short duration of 0.28 μs under the illumination of a nanosecond laser pulse. The amplitude of the excited longitudinal wave is 10 times that of the signal generated by the traditional laser ultrasound technique. Further, wedge-shape transducers were developed to excite Lamb waves in a 1.5-mm thick aluminum substrate by the oblique incidence method. The specific dA 0 and S 0 modes of the Lamb wave with the central frequency of 647 kHz were successfully excited in the aluminum plate. Based on the synthetic aperture focusing imaging technique, a delay-and-sum signal processing method was adopted for damage location in the plate by using the A0 mode Lamb. A 3.5-mm defect was well imaged and the results demonstrate that the developed flexible photo-acoustic transducer can be a good alternative method for SHM.
来源出处
Journal|[J]Smart Materials and StructuresVolume 29, Issue 7. 2020.
DOI
https://doi.org/10.1088/1361-665X/ab85e0

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