无损检测技术在压电元件裂纹检测上的应用研究

谢程锋 陈卫华 杨硕 徐匡

（第七一五研究所，杭州，310023）

弯曲振动压电陶瓷换能器结构简单、尺寸小、重量轻，常用作空气超声换能器和水声换能器[1]。某型弯曲振动压电陶瓷换能器因设计需要，将压电元件（0.8 mm压电陶瓷片及双面涂覆表面银电极≤10 μm）与金属垫片（厚度1 mm）粘结在一起构成弯曲振子。在大批量生产时，因组成弯曲振子的零件较薄、抗弯强度较低、受粘接剂厚薄不均、加力时受力不均、固化时内应力等多重因素影响，时常有压电元件出现开裂现象[2]；如果呈现整体开裂的贯穿伤，在粘接及后期处理过程中胶粘剂等污渍易进入到裂缝中，靠人工目检挑拣效率低，易误判。

无损检测技术[3]是在不损伤被检对象的条件下，利用声、光、磁和电等技术检测其是否存在缺陷或不均匀，并给出缺陷的大小、位置、性质和数量。常用的无损检测技术有射线、涡流、渗透、超声波和磁粉等。

基于各类无损检测技术的检测原理，结合弯曲振子的结构组成，对压电元件裂纹开展无损检测应用研究。压电元件由压电陶瓷及表面银电极组成，若整体开裂（即开裂时压电陶瓷及表面银电极均断裂），可进行渗透、涡流和机器视觉等检测技术的适用性研究。若开裂的压电元件与金属垫片粘接后整体较薄，可进行射线检测技术适用性研究。因元件上无铁磁性材料，无法开展磁粉检测技术的适用性研究。超声波检测技术的反射脉冲宽度大、盲区大，对测量对象的厚度有较大限制，压电元件过薄，难以检测，因此也无法适用。……