[发明专利]一体化双频超声换能器、工作方法及应用

说明书

本发明公开了一种一体化双频超声换能器、工作方法及应用，一体化双频超声换能器中，高频压电层发射高频超声波和接收待测的样品反射回的超声基频分量，所述超声基频分量为与高频超声波同频率的高频超声波信号，中间层层叠于所述高频压电层上表面，低频压电层层叠于所述中间层上表面，所述低频压电层接收待测的样品反射回的超声静态分量，所述超声静态分量为所述高频超声波诱发的且载波频率为0的信号。

技术领域

本发明属于超声无损检测技术领域，特别是一种一体化双频超声换能器、工作方法及应用。

背景技术

超声静态分量是由超声波在样品传播过程中的材料、微裂纹等非线性源诱发的，其载波频率为0，与传统基频分量、高次谐波分量相比，具有更远的传播距离和更小的声衰减的特点。

在传统的无损检测中，超声静态分量是通过穿透法测量的，而穿透法往往使得发射和接收换能器难以保持在同一轴线上，或是测量结果易受耦合剂的影响，从而使得测量结果可能存在较大误差。而对于现有的一体化双频超声换能器，都是低频压电层作为发射源，高频压电层作为接收器，用作谐波成像等，现有技术无法做到自发自收测量以及误差较大。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种一体化双频超声换能器、工作方法及应用，能够实现自发自收式的超声基频分量和静态分量的测量，策略精度高。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，一种一体化双频超声换能器包括：

高频压电层，其发射高频超声波和接收待测的样品反射回的超声基频分量，所述超声基频分量为与高频超声波同频率的高频超声波信号；

中间层，其层叠于所述高频压电层上表面；

低频压电层，其层叠于所述中间层上表面，所述低频压电层接收待测的样品反射回的超声静态分量，所述超声静态分量为所述高频超声波诱发的且载波频率为0的信号。

所述的一体化双频超声换能器中，所述高频压电层和所述低频压电层都是电场平行于波传播方向的厚度伸缩压电层。

所述的一体化双频超声换能器中，所述高频压电层和所述低频压电层的长和宽相同，所述高频压电层和所述低频压电层的厚度为各自对应频率的半波长。

所述的一体化双频超声换能器中，所述高频压电层和所述低频压电层的长和宽相同，所述长和宽均大于所述高频压电层的厚度5倍以上。

所述的一体化双频超声换能器中，所述高频压电层和所述低频压电层的材料包括压电陶瓷。

所述的一体化双频超声换能器中，所述高频压电层为高频纵波压电晶片，低频压电层为低频纵波压电晶片。

所述的一体化双频超声换能器中，所述低频压电层的上表面层叠背衬层。

所述的一体化双频超声换能器中，所述的一体化双频超声换能器包括朝所述高频压电层发送高频发射信号的信号发生器。

所述的一体化双频超声换能器的工作方法包括以下步骤，

信号发生器产生单一高频的发射信号；

所述发射信号激励所述高频压电层产生高频超声波；

所述高频超声波在样品中传播时产生静态分量，经样品反射后，由所述高频压电层通过双工器接收超声基频分量，低频压电层接收超声静态分量，并转换为电信号。

所述的工作方法的应用，利用所述工作方法实现自发自收式的非线性超声检测和厚度测量。