Acoplamento de ar ultrasônicoA tecnologia não requer contato direto com o objeto testado e é amplamente aplicada em áreas como detecção sem danos e medição de distância. Mas a enorme diferença de impedância acústica entre o ar e o meio sólido (cerca de 413 Rayl para o ar e cerca de 107 Rayl para o metal) pode levar ao ultra-som a ser refletido em mais de 99% na interface, transmitindo apenas uma quantidade muito pequena de energia, formando o problema da "desimpedância acústica". Resolver esse problema requer um esforço tridimensional de "transição de impedância, aumento de energia, otimização de sinal" para construir uma solução de link completo para melhorar a eficiência do acoplamento ultrasônico.

A camada de correspondência de impedância sonora de gradiente é o caminho de fissura central, cuja essência é construir um canal de transição suave de impedância "ar-camada de correspondência-sólido". A camada de correspondência precisa escolher a impedância acústica entre o ar e o meio medido, como espuma de poliuretano, composto de borracha de silicone, etc., ajustando a densidade do material e a velocidade acústica, para que a impedância acústica da camada de correspondência seja igual à média geométrica da impedância acústica do ar e do sólido, aumentando a transmissão de energia. Na aplicação prática, muitas vezes a estrutura de combinação de camadas duplas ou múltiplas, a primeira camada combina o ar com a camada média, a segunda camada liga a camada média com o sólido, por exemplo, ao detectar aço, a estrutura de duas camadas de "borracha de silicone (impedância acústica 1,5 x 106 Rayl) + resina epóxida (3 x 106 Rayl) " pode ser usada para aumentar a eficiência de transmissão para mais de 30%.

Otimize a estrutura do transformador e os incentivos para melhorar a saída sonora eficaz da fonte. O material do vibrador do conversor de energia é preferido com cerâmica piezoelétrica ou composto piezoelétrico, melhorando a capacidade de foco do feixe sonoro através da melhoria da forma do vibrador, como um vibrador curvo, concentrando a energia na área de detecção e reduzindo a perda de difusão. O circuito de estimulação usa a tecnologia de estimulação de pulso de banda larga para gerar sinais de pulso curto e reduzir a decadência energética do sinal no reflexo da interface; Ao mesmo tempo, aumenta a tensão de estímulo (controlada dentro da faixa de segurança), aumenta a amplitude de vibração do vibrador e compensa a perda de energia causada pela reflexão da interface. Além disso, o design do transductor-receptor-integrado abrevia o caminho de transmissão do sinal e aumenta a sensibilidade da recepção.

Melhore o ambiente de acoplamento e os meios auxiliares para reduzir a interferência de impedância na camada de ar. Em cenários de detecção de alta precisão, gases inertes (como argão) ou aerossóis podem ser injetados no espaço de acoplamento de ar para reduzir a diferença com o sólido ajustando a impedância sonora da densidade do meio; A tecnologia de foco de lente acústica também pode ser usada para focar o feixe de ultra-som na interface a ser medida, reduzindo a difusão de energia na atmosfera. Para ambientes exteriores ou complexos, é necessário projetar câmaras de acoplamento seladas, controlar a temperatura interna (20-25 ° C) e a umidade (40% -60%) para evitar que as flutuações de temperatura e umidade causem mudanças na impedância sonora do ar, garantindo a estabilidade do acoplamento.

A otimização da tecnologia de processamento de sinal é um complemento essencial para melhorar o efeito da detecção. Adote um algoritmo de filtragem adaptativo para filtrar o sinal de ondas misturadas geradas pela reflexão da interface e extrair ondas de transmissão eficazes; A tecnologia de compensação de fase corrige o desvio de fase do sinal transmitido pelo ar e pela camada de correspondência, aumentando a resolução do sinal. Para sinais fracos, o amplificador de baixo ruído e a tecnologia de sobreposição de sinal podem ser usados para melhorar a sobreposição de sinais de detecção múltiplas vezes e melhorar a relação de sinal e ruído. Por exemplo, na detecção de defeitos de chapas metálicas, através da sobreposição de sinais e do tratamento de filtragem, o sinal de defeito que originalmente estava submerso no ruído pode ser claramente exibido.

quebrarAcoplamento de ar ultrasônicoO problema da incompatibilidade de impedância acústica exige uma profunda integração de inovação de materiais, otimização estrutural e tecnologia de processamento de sinal, reduzindo a perda de energia da fonte e reforçando o sinal eficaz através da tecnologia de back-end. Este processo requer uma solução de design específica para cenários de aplicação específicos (como precisão de detecção, condições ambientais) para permitir que a tecnologia de acoplamento de ar ultrasônico ultrapasse os gargalos de desempenho e realize aplicações de detecção eficientes e confiáveis ​​em mais áreas.