一种新型的超声兰姆波换能器*

刘 畅高广健陈 瀚邓明晰

(陆军勤务学院基础部，重庆 401331)

超声兰姆波是一种在板类结构中传播的超声导波，它具有传播速度快，传播距离远及幅值衰减小等优点[1-2]。由于兰姆波与整个板材上缺陷产生较强的相互作用，可以携带大量检测所需信息，能够较好检测出板材的材料缺陷，故其广泛用于板类结构缺陷的快速检测中[3]。

兰姆波传播的多模态性导致不同模态信号叠加，使其在激发、传播、接收以及信号处理方面变得非常复杂[4]，限制了兰姆波在结构缺陷检测中的应用。为解决这一问题，超声导波无损检测中经常使用斜入射式压电换能器[5-6]和梳状压电换能器[7-8]，来实现特定模态超声兰姆波的激发和接收。斜入射式压电换能器通过选择不同角度楔形块和激发频率，根据Snell 定律获得不同模态的导波。梳状压电换能器通过调整探头的间距、压电片的宽度和对输入信号进行相位控制，实现板或管道中激发出特定的导波模态。

设计并制作了一种由YZ 铌酸锂晶体和叉指电极装配使用的叉指型超声兰姆波压电换能器，可实现特定频率下单一模态超声兰姆波的激发与接收，并在铝板中进行了相应的实验。

1 超声兰姆波频散特性分析

对于给定厚度的板材，在任意频率下都存在2 种或2 种以上的兰姆波模式[9]，因此首先需对兰姆波的频散特性进行分析。以铝板为例进行理论和数值研究，铝板参数如表1 所示。对单层铝板中传播的超声兰姆波进行数值研究，所得频散曲线如图1 所示。……