CN111044579A - 一种自传感压电片电路及压电片激励与回波信号计算方法 - Google Patents
一种自传感压电片电路及压电片激励与回波信号计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种自传感压电片电路及压电片激励与回波信号计算方法，包括串联在一起的压电片和电容，其中压电片与信号发生器电连接，并且在压电片的两端还并联一个信号采集仪。本发明所公开的自传感压电片电路，可以区分激励信号与回波信号，即可自激自收，从而将压电片的使用数量减少了一半。由于不需要使用成对的压电片，可以使压电阵列的排列方式更加灵活多样。
Description
技术领域
本发明属于无损检测领域，特别涉及该领域中的一种自传感压电片电路及压电片激励与回波信号计算方法。
背景技术
采用时间反转方法进行无损检测通常使用的是一对压电片，一个用于激励，一个用于接收，定位精度越高，所需的压电片数量就越多。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是提供一种自传感压电片电路及压电片激励与回波信号计算方法。
本发明采用如下技术方案：
一种自传感压电片电路，其改进之处在于：包括串联在一起的压电片和电容，其中压电片与信号发生器电连接，并且在压电片的两端还并联一个信号采集仪。
进一步的，所述的压电片为压电陶瓷，与压电片贴合的材料是氧化铝陶瓷片；所述的电容为贴片电容。
进一步的，压电片和电容安装在封装外壳内，在封装外壳的表面设置环状磁铁及两个接线头，封装外壳内的压电片可分别通过一个接线头与信号发生器和信号采集仪电连接。
进一步的，压电片和电容通过AB胶固定安装在封装外壳内。
一种压电片激励与回波信号计算方法，适用于上述自传感压电片电路，其改进之处在于：
压电片可以等效为一个电源Vp(t)和一个电容Cp，Vp(t)为压电片基于压电效应产生的电压信号，Cp可以通过阻抗仪测得，信号发生器产生信号Vi(t)对压电片进行激励，并联在压电片两端的信号采集仪接收到电压Vo(t)，Vo(t)是由输入电压Vi(t)与压电效应产生电压Vp(t)组成，串联的电容值为C1，则Vo(t)用下式表示：
对于单次激励信号，信号采集仪首先采集到的是由串联电容分压后的激励信号V1(t)，其次才是分压后的回波信号V2(t)，其计算公式分别为：
本发明的有益效果是：
本发明所公开的自传感压电片电路，可以区分激励信号与回波信号，即可自激自收，从而将压电片的使用数量减少了一半。由于不需要使用成对的压电片，可以使压电阵列的排列方式更加灵活多样。
附图说明
图1是本发明所公开自传感压电片电路的等效模型图；
图2是本发明所公开自传感压电片电路的连接示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
压电片自传感是指压电片在激励出信号的同时也能接收到信号。自传感回路本质上是一个分压电路，如图1所示，由一个压电片1和一个普通电容2组成串联回路，其中虚线框内是压电片的电等效模型。
实施例1，如图2所示，本实施例公开了一种自传感压电片电路，包括串联在一起的压电片1和电容2，其中压电片与信号发生器3电连接，并且在压电片的两端还并联一个信号采集仪4。
所述的压电片为压电陶瓷，与压电片贴合的材料是氧化铝陶瓷片；所述的电容为贴片电容。压电片和电容安装在封装外壳内，在封装外壳的表面设置环状磁铁及两个接线头，封装外壳内的压电片可分别通过一个接线头与信号发生器和信号采集仪电连接。压电片和电容通过AB胶固定安装在封装外壳内。
本实施例还公开了一种压电片激励与回波信号计算方法，适用于上述自传感压电片电路：
压电片可以等效为一个电源Vp(t)和一个电容Cp，Vp(t)为压电片基于压电效应产生的电压信号，Cp可以通过阻抗仪测得。在实际工作中，装有压电片的封装外壳既可通过耦合剂粘结在试件上，也可通过环状磁铁吸附在试件上。信号发生器产生信号Vi(t)对压电片进行激励，并联在压电片两端的信号采集仪接收到电压Vo(t)，Vo(t)是由输入电压Vi(t)与压电效应产生电压Vp(t)组成，串联的电容值为C1，则Vo(t)用下式表示：
在正常实验使用中，通常使用的是单次激励的信号，所以信号采集仪首先采集到的是由串联电容分压后的激励信号V1(t)，其次才是分压后的回波信号V2(t)，其计算公式分别为：
Claims (5)
1.一种自传感压电片电路，其特征在于：包括串联在一起的压电片和电容，其中压电片与信号发生器电连接，并且在压电片的两端还并联一个信号采集仪。
2.根据权利要求1所述的自传感压电片电路，其特征在于：所述的压电片为压电陶瓷，与压电片贴合的材料是氧化铝陶瓷片；所述的电容为贴片电容。
3.根据权利要求1所述的自传感压电片电路，其特征在于：压电片和电容安装在封装外壳内，在封装外壳的表面设置环状磁铁及两个接线头，封装外壳内的压电片可分别通过一个接线头与信号发生器和信号采集仪电连接。
4.根据权利要求1所述的自传感压电片电路，其特征在于：压电片和电容通过AB胶固定安装在封装外壳内。
5.一种压电片激励与回波信号计算方法，适用于权利要求1所述自传感压电片电路，其特征在于：
压电片可以等效为一个电源Vp(t)和一个电容Cp，Vp(t)为压电片基于压电效应产生的电压信号，Cp可以通过阻抗仪测得，信号发生器产生信号Vi(t)对压电片进行激励，并联在压电片两端的信号采集仪接收到电压Vo(t)，Vo(t)是由输入电压Vi(t)与压电效应产生电压Vp(t)组成，串联的电容值为C1，则Vo(t)用下式表示：
对于单次激励信号，信号采集仪首先采集到的是由串联电容分压后的激励信号V1(t)，其次才是分压后的回波信号V2(t)，其计算公式分别为：
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