[实用新型]一种全方位宽频带柔性介电弹性叉指换能器

说明书

本实用新型提供了一种全方位宽频带柔性介电弹性叉指换能器，包括柔性DE基底，为圆盘状；柔顺环形叉指电极，设置于柔性DE基底的表面，柔顺环形叉指电极包括：正极叉指电极和负极叉指电极，正极叉指电极与负极叉指电极呈相互嵌套的环形叉指状，从柔顺环形叉指电极的圆心沿着径向向外，柔顺环形叉指电极中每相邻两个电极之间的间距逐渐增大，本实用新型可实现被测构件中超声波信号的全方位驱动与传感；通过改变电极间距的变化可实现IDT宽频带的特性，使得频带宽具有可设计性，从而可实现导波模态选择，提高工程结构损伤检测中有效信号的识别率。

技术领域

本实用新型涉及电子器件领域，尤其涉及一种全方位宽频带柔性介电弹性叉指换能器。

背景技术

在适用于大面积板结构健康监测(Structural Health Monitoring，SHM)的方法和相关技术中，诸多先进的信号处理方法依然存在人为干扰因素较大、应用范围狭窄等诸多不足。电声转换的换能器件因其特有的传递结构安全信息的功能已逐渐成为SHM系统中的关键组成部分。既有的结构健康监测(Structural Health Monitoring，SHM)系统始终具有更进一步提高其检测灵敏度和精度的需求，探索可用于大面积复合材料的具有全方位发射和接收、宽频且模态可选择功能的柔性叉指式导波换能器可为实现实时快速SHM解决关键性的技术障碍。

就换能器的基体材料而言，现行的采用压电陶瓷(Piezoelectric，PZT)换能器激励超声导波具有压电应变常数较高、响应快、性能稳定等优点，但其先天性的带有脆性、力电性能可设计性差，使其难于集成或粘贴于复杂形状结构表面，严重影响其应用范围。另外，用于导波激励的斜压楔形换能器、梳状传感器和电磁声换能器(ElectromagneticAcoustic Transducer，EMAT)在离线维护检查中能发挥较好的功能，但因其尺度较大，不是柔性材料，难以集成于结构上，所以一般只能用于离线检测。

此外，就换能器的构造设计而言，叉指式换能器(Interdigital Transducer，IDT)的叉指结构是用于SHM系统中产生定向导波的最基本形式，然而，现有技术中的IDT设计中仍存在着诸多不足，如具较窄的频带宽和信号传播的单一方向性等，为适应更小的损伤检测尺度，需要巧妙的换能器结构设计以提高带宽，并实现全方位的驱动和传感。

实用新型内容

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种全方位宽频带柔性介电弹性叉指换能器，使得频带宽具有可设计性，并能够实现全方位的信号传播。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种全方位宽频带柔性介电弹性叉指换能器，包括：

柔性DE基底，为圆盘状；

至少一个柔顺环形叉指电极，设置于柔性DE基底的表面，其中所述柔顺环形叉指电极包括：

正极叉指电极，包括正极外接端和多个相互平行的正电极，多个所述正电极的一端均与正极外接端连接；

负极叉指电极，包括负极外接端和多个相互平行的负电极，多个所述负电极的一端均与负极外接端连接；

所述正极叉指电极与所述负极叉指电极呈相互嵌套的环形叉指状，从所述柔顺环形叉指电极的圆心沿着径向向外，所述柔顺环形叉指电极中每相邻两个电极之间的间距逐渐增大。

优选地，所述柔顺环形叉指电极的个数为一个，所述柔顺环形叉指电极与所述柔性DE基底同圆心。

优选地，还包括控制开关和驱动器，所述柔顺环形叉指电极的个数为多个，多个所述多个柔顺环形叉指电极以所述柔性DE基底的圆心为中心，沿圆周方向均布于所述DE基底的表面，多个柔顺环形叉指电极由集成线路连接，所述控制开关与所述集成线路连接，所述驱动器与所述控制开关连接。