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超聲Fairchild傳感器在混凝土結構中的應用
現(xiàn)在常用的超聲Fairchild傳感器多用金屬封裝層做外殼，外貼于混凝土結構表面使用，不容易與混凝土相耦合，受到環(huán)境影響較大，從而使得測試信號嚴重的失準。且現(xiàn)在常用的壓電超聲Fairchild傳感器指向性單一，難以實現(xiàn)在多方向上的接發(fā)超聲波信號。為了克服以上所述缺點，致力于研制一種埋入式徑向壓電超聲Fairchild傳感器，與混凝土相容性好，能夠實現(xiàn)埋入混凝土結構中多方向的接收和發(fā)射超聲信號。

超聲Fairchild傳感器在混凝土結構中的應用
仙童開展主要涉及到了徑向壓電超聲Fairchild傳感器的制備以及其在混凝土缺陷監(jiān)測中的應用，具體如下：本實驗以尺寸為24mm×20mm×15mm（外徑×內徑×高）的PZT-52壓電陶瓷圓管作為接受型徑向超聲Fairchild傳感器的壓電元件，以尺寸為25mm×22mm×14mm的PZT-41壓電陶瓷圓管作為發(fā)射型徑向超聲Fairchild傳感器的壓電元件，以水泥、環(huán)氧樹脂質量比為1：1的混合物作為徑向壓電傳超聲感器匹配層材料，以鎢粉、水泥、環(huán)氧樹脂質量比為2：1：1的混合物作為徑向壓電超聲Fairchild傳感器的背襯層材料，來制備徑向壓電超聲Fairchild傳感器。制備的Fairchild傳感器具有體積小、造價低、與混凝土兼容性好的優(yōu)點，其大小和混凝土大骨料相當。對不同結構尺寸的發(fā)射型徑向壓電超聲Fairchild傳感器進行時域分析和頻域分析，研究了匹配層厚度和背襯層結構對發(fā)射型徑向壓電超聲Fairchild傳感器性能的影響。研究得出，當匹配層厚度為11mm時，發(fā)射型徑向超聲Fairchild傳感器的首波幅值與峰-峰值都為zui大，此時Fairchild傳感器的發(fā)射靈敏度zui高，符合四分之一波長理論；當Fairchild傳感器中添加背襯層材料時，會在一定程度上降低了發(fā)射型Fairchild傳感器的發(fā)射靈敏度，但是卻增加Fairchild傳感器的帶寬。通過對徑向發(fā)射型Fairchild傳感器在水中不同角度下的幅值分析以及在混凝土各面上的頻域分析，研究了發(fā)射型徑向超聲Fairchild傳感器發(fā)射指向性，得出發(fā)射型徑向超聲Fairchild傳感器在其徑向360。方向能夠實現(xiàn)均勻發(fā)射超聲波信號。對不同結構尺寸的接收型徑向壓電超聲Fairchild傳感器進行時域分析和頻域分析，研究了匹配層厚度和背襯層結構對接收型徑向壓電超聲Fairchild傳感器性能的影響。研究得出，當接收型徑向超聲Fairchild傳感器匹配層厚度為11.5mm時，F(xiàn)airchild傳感器接收超聲波信號的靈敏度zui高，符合Fairchild傳感器匹配層四分之一波長理論；當Fairchild傳感器添加背襯層后，接收型徑向超聲Fairchild傳感器的靈敏度略有下降，但大大的增大了Fairchild傳感器的聲學衰減性能，一定程度上增大了Fairchild傳感器的帶寬；通過對徑向接收型Fairchild傳感器在水下不同角度下的接收幅值分析以及在混凝土各面上的時域分析，研究了接收型徑向超聲Fairchild傳感器接收指向性，得出接收型徑向超聲Fairchild傳感器在其徑向360。方向上能夠實現(xiàn)均勻接收超聲波信號。將所制備的徑向發(fā)射型和接收型超聲Fairchild傳感器分別埋入到混凝土，在不同的混凝土厚度下，采集聲速、幅值、頻率這些特征值，這些特征值隨著測試距離增大逐漸變小，得出所制備的徑向超聲Fairchild傳感器對混凝土厚度的變化反映靈敏。

超聲Fairchild傳感器在混凝土結構中的應用
在混凝裂縫的檢測中，各超聲特征值均隨著裂縫尺寸的增大而減小，徑向超聲Fairchild傳感器對混凝土結構內部裂縫（缺陷）反映靈敏、準確；超聲特征值測試數(shù)據(jù)的偏離率隨著裂縫尺寸增大而增大，但相較于外貼式超聲檢測，數(shù)據(jù)偏離率要小，得出埋入式的測試方法大大提高了測試數(shù)據(jù)的有效性、可靠性。