声峰超声波浅谈超声波频散类聚合物声学性能（三）-超声波性能-超声波焊接工艺

声峰超声波浅谈超声波频散类聚合物声学性能（三）

来源：时间：2023-01-09

下面通过比较压电元件电阻的模拟结果与实验测量值来验证模型的有效性。首先研究的结构是夹在两块不同厚度的PMMA板(分别为5.95mm和18.64mm)之间的PZT5陶瓷片。利用HP 4194A阻抗仪进行电阻测量。图9-26给出了电阻与频率之间的相关关系。对于第二种结构也得到了类似结果，如图9-27所示。这种结构是将压电元件夹在厚度为3.96mm的PP板和厚度为2.17mm的PMMA板之间形成的。

由图9-26、图9-27可知，对于不同材质且厚度各异的结构，电阻与频率之间关系的模拟值与实验测量值吻合得非常好。厚度有限的环绕层能干扰主动元件自由振动状态的衰减，这种现象能够用于解释电阻频谱图上所观察到的调幅现象。频谱图中峰值频率的位置与夹持材料的厚度以及在其中传播的声波速度密切相关。其振幅直接取决于超声波的衰减和材料的厚度。

经过上述实验验证，下面通过电阻测量利用上述模型来确定其周围介质的声学性能。
压电元件的性能见表9-2，要表征的环绕介质一边为3.04mm厚的PMMA层，另一边为2.28mm厚的PA层(半晶态聚合物)，所测得的电阻如图9-28所示。

通过运用优化法则，确定了1.5~3MHz频率范围内超声波的速度和衰减的频散规律，将其与经典的超声波频谱法所得到的结果相比较，可以发现它们之间吻合得很好，如图9-29所示。表明本研究构建的模型的正确性。值得指出的是，这种方法适合很多种由吸收介质所组成的层结构，而这些结构在工程应用中广泛存在，并且这种方法已经用于聚合物基材料的在线监测。

图9.29

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