空气耦合超声系统介绍
高灵敏度空气耦合超声波检测系统
日本探头株式会社（Japan Probe Co., Ltd）是具有30多年历史的专业生产超声波探头、超声波发射接收器和检测系统的厂家，日本探头株式会社（Japan Probe Co., Ltd）利用自己的高新技术和丰富经验，针对不能用耦合剂无损检测的方法研究，经过多年努力和发展，终于研制成称之为“高灵敏度非接触空气耦合超声波检测系统（Non-Contact Air Coupled Ultrasonic Testing简称NAUT）”。
NAUT可以广泛应用于以下材料检测：复合材料、锂离子电池、刹车垫，陶瓷材料、混凝土、木材、橡胶、塑料、泡沫以及其他不能使用耦合剂的材料。
1.1非接触式超声
非接触式超声与常规超声检测类似，其最大的区别是非接触式超声不需要声耦合
剂涂抹在待检测工件上，就能很好的将超声波从发射探头通过空气传播到待测工件
中。
常用声耦合剂包括机油、胶体、水等，这些耦合剂需要清理，通常会使得整套系
统变得笨重，使得工作场所变得很脏乱。
对于NAUT来说，周围环境空气就是其声耦
合剂，高温低温工件及不适合用声耦合剂的工件也能进行超声波无损检测。
在研制此系统时，为了使超声波有效的发射到空气中，穿过检测工件，并将接收信号进行成像处理，必须解决三个问题：第一，研制声阻抗匹配层材料，实现探头和空气的最佳耦合；第二，研制超高功率发射接收，实现向空中发射高功率的超声波；第三，研制前置放大器，实现接收信号的低噪音增幅。
通过多年的努力，终于成功的研制成了“高灵敏度非接触空气耦合超声波检测系统（Non-Contact Air Coupled Ultrasonic Testing），打开了21世纪的超声无损检测的新纪元，我们将它命名为NAUT21，目前，NAUT21检测系统在复合材料、锂离子电池、刹车垫，陶瓷材料、混凝土、木材、橡胶、塑料以及其他材料的检测上得到了很好的应用。
现在广销日本、英国、韩国、美国、中国等国家，并受到客户的一致好评。
1.2NAUT21检测和分析
所有的C扫描成像都是使用空气耦合超声穿透法通过两轴电动运动机构来实现。
空气耦合超声波穿透法：超声波从空气中发射到被检查材料内部，透过的超声波到达接收探头。
通过透射的超声波峰值的大小来判断被检查材料内部是否存在缺陷。
如下图1所示。
（a ）NAUT21 平面检测 （b ）NAUT21-R 曲面检测
图1 高灵敏度非接触空气耦合超声波检测系统的外观图
接收探头
没有空洞等其他异物如有空发射探头
空气
超声波
样本
试样的声阻抗相同
透过的超声波波形峰值不变
晶片
洞，超声波不透过。
如有异物（即声阻抗不同）透过的超声波波形峰值不同
图2 非接触空气耦合超声波检测原理
检测方法为穿透式，将工件放置在两探头中间，探头对称放置在工件两侧，以保证超声波垂直入射到工件中， 所有的信号在采集过程中都是原始波形，不使用信号处理。
在C 扫描成像中，红色代表超声穿透能量高，蓝色代表超声穿透能量低。
2 产品参数
以下部分是NAUT21空气耦合超声检测系统各个部分具体参数。
2.1 超声波发射接收器
（a ）正面图像 （b ）背面图像
（c ）JPR-600C 的扩展应用例 图3 JPR －600C 超声波发射接收器外观图
图3（a ）和（b ）为JPR －600C 超声波发射接收器的正面图和背面图，为单通道。
用户可根据实际检测需要选购多通道转换器，如图3（c ）所示的与16通道转换器连接，可扩展为16通道。
JPR －600C 具体参数见表2。
表2 JPR －600C 具体参数
发射
脉冲形式 矩形波：脉冲串，线性调频波 脉冲电压 10 ~ 600V 10V 步进 波数
1~ 300
发射频率
30kHz 〜10MHz
30kHz 〜100kHz 1kHz 步进； 100kHz 〜1MHz 10kHz 步进 1MHz 〜10MHz 100kHz 步进 启动时间 20ns (10% ~ 90%)
衰减阻尼 100, 200, 500, 1000Ω (可通过软件切换)
工作方式 脉冲回波法，透射法，内部或外部同步法 内部同步 重复频率 0.5，1.0，2.0，4.0，8.0kHz. 外部同步 重复频率 Max 8kHz
外部同步输入 +5V -0V 下降（TTL （生存时间）） D －SUB 接口（9针） 外部同步输出 0v +5v 上升 同轴电缆接口 基本时钟 100MHz 线性调频波
调频比: -4.0～4.0
MUX-16 多通路转换器
2.2前置放大器
图4 前置放大器
表3 PR－60A具体参数：
项目规格
増益(dB) 40dB 通频带
60dB (带通滤波器：100,200,400,800kHz)
频率特性0～3MHz
接口6针接口：专用电缆线与发射接收器连接
BNC接口：与探头连接
尺寸(mm) 66(W)X100(D)X47(H)
2.3机械装置
Emergency stop
图4 机械部分
No. 项目规格
1 X轴行程400mm 自动
2 Y轴行程400mm 自动
3 Z轴行程150mm 手动
4 扫描速度1～300mm/sec (1mm/sec step)
5 扫描间距0.1mm～20mm (0.1mm step)
6 单轴精度±0.02mm
7 两维空间定位精度±0.05mm
8 分辨率0.02mm
2.3支持检测方法
No. 项目
1 两侧2探透射法（垂直透射和斜角透射）
2 单侧2探透射法
3 单侧2探导波检测法
2.4数据处理系统
1. 支持Windows 7操作系统
3.随意移动光标
2. 高级的数据分析功能
具体包括：
①分析A扫数据；
②统计特性；
③注释功能；
④原始数据滤波；
⑤C扫时，同时可显示声波波形图6 C扫描成像例
⑥强大的调色板功能；
2.5探头库
Japan Probe针对不同应用和材料开发了不同频率和外形的探头：点聚焦探头、线聚焦探头及平面探头（见图7）。
同时根据特殊需求，可以制作专用探头。
针对大多数应用案例，Japan Probe提出标准探头包，即两个0.4K20NR40空气耦合超声波探头, 频率400kHz, 直径20mm,铝制外壳,顶部有Lemo0接口。
该探头包不能满足所有应用需求，因为使用不同探头检测时受到材料声阻抗的影响，导致检测效果也不同。
建议用户应根据不同检测材料配备不同类型的探头。
图7 空气耦合探头种类
2.6空气耦合超声波检测系统类型
横式
立式
多通道
空耦水浸两用型。
超声检测技术研究发展方向
波的波型、位置、特征进行分析，对工件进行宏观缺陷检测，几何表征检测，组织构造、力学特性变化的检测和表征，并进一步对其整体使用性能进行评价的一种先进、科学的检测技术手段。
利用超声波对工件缺陷进行检测的方法，始于20世纪30年代初。
1929年苏联科学家首次在检测金属内部的缺陷时，应用了超声波；之后随着检测技术的发展，将近10年的发展，美国科学家推出了脉冲回波式超声检测仪。
超声检测技术被普遍应用在工业检测领域是在20世纪60年代。
直到20世纪80年代末，随着计算机技术以及电子元器件的高速发展，促进了超声检测技术的发展，产生了数字式超声波检测仪。
这类设备的使用也使得检测结果更加形象、准确。
随着各领域的快速发展，超声检测技术也正飞速的发展，成像技术、相控阵技术、3D相控阵技术、人工神经网络（ANNs）技术、超声导波技术等逐渐成熟，推进了超声检测技术的发展。
目前，常规超声检测已经是一项非常成熟的无损检测技术，广泛应用于石油、医疗、核工业、航空航天、交通、机械等行业。
超声检测技术未来研究发展方向主要有如下两个方面：(1) 超声本身技术的研究与改进；(2) 超声辅助和配套技术的研究与改进。
超声自身技术研究01激光超声检测技术通过产生热弹效应（或少数热蚀作用）或利用中介材料（被测材料周围的其他物质）这两种方式激发超声波。
激光超声的优点主要体现为三个方面：(1) 可远距离检测，激光超声可远距离传播，传播过程中的衰减较小；(2) 非直接接触，检测时不需直接接触或靠近工件，检测安全性较高；(3) 空间及时间分辨率高，检测分辨率高。
基于上述优点，激光超声检测特别适合在恶劣环境下对工件进行实时、在线的检测，通过快速超声扫描成像完成检测结果显示。
但是激光超声也存在一些缺点，例如超声检测虽然分辨力高但灵敏度相对较低。
由于检测系统涉及激光和超声系统，所以完整的激光超声检测系统体积较大、构造复杂、造价高。
目前，激光超声技术正在向两个方向发展：(1) 激光超快速激发机制及激光与微观粒子的相互作用、微观特性等的学术研究；(2) 工业上的在线定位监测。
声波在无损检测中的新技术与应用研究
声波在无损检测中的新技术与应用研究在现代工业生产和质量控制领域，无损检测技术扮演着至关重要的角色。
其中，声波无损检测技术凭借其独特的优势，成为了检测材料和结构完整性的有力手段。
随着科技的不断进步，声波无损检测领域也涌现出了一系列新技术，并在各个领域得到了广泛的应用。
一、声波无损检测的基本原理声波无损检测是利用声波在材料或结构中的传播特性，来检测其内部是否存在缺陷或异常。
当声波在均匀介质中传播时，其传播速度、振幅、频率等参数相对稳定。
然而，当遇到缺陷（如裂纹、孔洞、夹杂等）时，声波会发生反射、折射、散射等现象，从而导致声波信号的改变。
通过对接收的声波信号进行分析和处理，可以获取有关缺陷的位置、大小、形状等信息。
二、声波无损检测的新技术1、相控阵超声检测技术相控阵超声检测技术是一种先进的声波检测方法。
它通过控制多个超声探头阵元的激发时间和相位，实现对声波束的聚焦和偏转。
与传统的超声检测技术相比，相控阵技术具有检测速度快、检测范围大、分辨率高等优点。
它可以在不移动探头的情况下，对复杂形状的构件进行多角度检测，大大提高了检测效率和准确性。
2、激光超声检测技术激光超声检测技术是一种非接触式的检测方法。
它利用激光脉冲在材料表面激发超声波，然后通过光学手段检测超声波的传播。
这种技术具有极高的空间分辨率和时间分辨率，能够检测到微小的缺陷。
同时，由于是非接触式检测，它适用于高温、高压、高速等特殊环境下的检测。
3、空气耦合超声检测技术空气耦合超声检测技术是一种新型的无损检测技术，它使用空气作为声波传播的介质，避免了传统超声检测中需要使用耦合剂的问题。
这使得检测过程更加简便、环保，并且适用于对一些不适合使用耦合剂的材料进行检测，如多孔材料、复合材料等。
4、超声导波检测技术超声导波检测技术利用在结构中传播的导波来检测缺陷。
导波可以沿着结构的长距离传播，从而实现对大型结构（如管道、桥梁等）的快速检测。
该技术能够检测到结构中的远距离缺陷，并且对于大面积的结构检测具有很高的效率。
空气耦合式超声波无损检测技术的发展及展望_罗元国
空气耦合式超声波无损检测技术的发展及展望罗元国 王保良 黄志尧 李海青(浙江大学控制科学与工程学系工业控制技术国家重点实验室 杭州 310027)摘要 分析了空气耦合式超声波无损检测技术存在的主要困难,介绍了该技术的主要研究进展,并对其发展趋势进行了简要的分析。
关键词 空气耦合 超声波 无损检测Progress and Prospect of Air-coupled Ultrasonic Non-destructive EvaluationLuo Yuanguo Wang Baoliang Huang Zhiyao Li Haiqing(N ational L abor atory of I ndustrial Contr ol T echnology,D ep artment of Contr olScience&Engineer ing,Zhej iang University,H angz hou310027,China)Abstract T he recent progress of air-coupled ultrasonic non-dest ructive evaluat ion is review ed.Some points of view about t he prospect of air-coupled ultrasonic non-dest ructive evaluat ion are present ed.Key words Air-coupled U lt rasonic Non-destruct ive evaluat ion1 引 言超声波在无损检测领域有着广泛的应用,但传统的检测方法需要使用专门耦合剂或用水浸法来减少超声波在空气中传播的损失,限制了它的适用范围。
空气耦合式超声无损检测技术较好地弥补了这方面的不足,其非接触、非侵入、完全无损的特点,特别是能够实现快速在线扫查,有着很好的应用前景,但传统的压电陶瓷的换能器无法作为空气耦合换能器,因此,研制以空气为耦合层的超声波换能器是该技术的研究重点。
航天复合材料空气耦合式超声检测技术研究及应用
２０ ０ ７年
４月
装 备 指 挥 技 术 学 院 学 报
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆｔｅＡｃ ｄ ｍｙｏ ｕｐ ｎ ｍｍａ ｄ ＆ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ｏ ｒ ａ ｈ ａ ｅ ｆ ｏ Ｅｑ ｉｍｅ ｔＣｏ ｎ ｃ ｎ ｌｇ
Ａｐ ｉ ｒｌ
中空气 吸收影响 ； 弱信号 处理 。从 理论 研 究和 实 际２ 程 应用 出发 ， ④ ７ － － 以航 天 复合 材
料 构件 的非接触超 声检 测技 术为背景 ， 基于 穿透 式空气耦合超 声检 测模 式， 建立 空气
耦合 超 声检 测 实验 系统 ， 与传 统浸 入式超 声检测技 术相 比较 ， 析和评 估 了空气耦 并 分 合超 声在 实 际应用 中的检 测 性能 。开 展 空气耦合 式超 声检 测技 术研 究对提 高我 国无
３ ．利 哈伊 大 学 电子 与计 算 机 工 程 系 ， 国 宾夕 法 尼 亚 ，８ １） 美 １０ ５
摘
要 ：系统地 回顾 了空 气耦合 超 声检 测技 术 的发 展进 程 ， 阐述 了空气 耦
合超 声检测基 本原 理及其理 论 ， 析 归纳 出影 响检 测性 能 的 ４大技 术瓶 颈及 其 相 关 分 解决 手段 ， ： 气／ 即 ① 固分 界 面强反 射影响 ； 气／ ② 固分界 面 强折 射影 响； 超 声传播 ③
３ Ｄｅ ａ ｔ ｎ ｆＥｌｃ ｒｃ ｌ ｎ ｍ ｐ ｔ ｒ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ． ｐ ｒ ｍｅ ｔ ｏ ｅ ｔ ｉａ ｄ Ｃｏ ａ ｕ ｅ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｌｅ ｉ ｈ Ｕｎ ｖ ｒ ｉｙ ｈ ｇ ｉ ｅ ｓ ｔ ，Ｂ ｔ ｌ ｈ ｍ ． １ ０１ ｅ ｈ ｅ ｅ Ｐａ ８ ５，ＵＳ Ａ）
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｅ ｄｅ ｅ ｏ ｍ ｅ ｓ ｏｆ ａｒ ｃ ｕｐｌｄ ｕ ｔ ａ ｏ ｃ ｔ ｓ ｉ ｇ ｈ ｖ ｅ ｅ ｉ ｗｅ ｖ ｌ ｐ ｎｔ ｉ－ ｏ ｅ ｌｒ ｓ ｎｉ ｅ ｔｎ ａ ｅ ｂｅ ｎ ｒ ｖｅ ｄ，ａ ｈ ｎ ｔ ｅ ｎｄ ｔ ｅ ｈ ｐｒｎｃｐｌｓ ｗｉｈ ｉｓｔ ｅ ｒｅ ｒ ｒ ｓ ｎｔ ｄ ｇ ｎｅ ａ ｌ ｉ ｉ ｅ ｔ ｔ ｈ ｏ ｉ ｓａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｅ ｅ ｒ ｌｙ，ｂａ ｅ ｎ ｗｈ ｃ ｏ ｒ ｂ ｔ ｌ— ｅ ｋ ｐｒ ｂｌｍｓ ｗｉｈ ｉｓ ｓ ｄ ｏ ｉ ｈ ｆ ｕ ｏ ｔｅ ｎ ｃ ｏ ｅ ｔ ｔ
声波在无损检测中的新技术与应用研究进展
声波在无损检测中的新技术与应用研究进展无损检测技术在现代工业中扮演着至关重要的角色，它能够在不损害被检测物体的前提下，准确地探测其内部结构和潜在缺陷。
声波作为一种常见的物理现象，在无损检测领域得到了广泛的应用和不断的创新。
一、声波无损检测的基本原理声波无损检测的核心原理是利用声波在材料中的传播特性来获取有关材料内部结构和缺陷的信息。
当声波在材料中传播时，其传播速度、振幅、频率等参数会受到材料的物理性质和内部结构的影响。
例如，遇到缺陷时，声波可能会发生反射、折射、散射等现象，导致接收端接收到的声波信号发生变化。
通过对这些变化的分析和处理，可以推断出材料内部的缺陷类型、位置和大小。
二、声波无损检测的新技术1、激光超声技术激光超声技术是一种将激光与超声相结合的新型无损检测技术。
它利用激光脉冲在材料表面产生瞬间的热膨胀，从而激发超声波。
与传统的超声检测方法相比，激光超声技术具有非接触、高空间分辨率和快速检测等优点。
它能够对复杂形状的物体和高温、高压等恶劣环境下的材料进行检测，在航空航天、核能等领域具有广阔的应用前景。
2、空气耦合超声技术空气耦合超声技术是一种使用空气作为耦合介质的无损检测方法。
传统的超声检测通常需要使用液体或固体耦合剂来保证声波的有效传输，但这在一些特殊情况下可能会带来不便或污染。
空气耦合超声技术克服了这一问题，使其能够应用于对清洁度要求较高或无法直接接触的材料检测，如食品包装、复合材料等。
3、相控阵超声技术相控阵超声技术通过控制多个超声换能器阵元的发射和接收时间，实现对声波束的聚焦和扫描。
这种技术可以在不移动探头的情况下，快速地对大面积区域进行检测，并且能够获得更详细的缺陷图像。
相控阵超声技术在石油化工、船舶制造等领域的管道、焊缝检测中发挥着重要作用。
三、声波无损检测的应用领域1、航空航天领域在航空航天领域，材料的质量和可靠性至关重要。
声波无损检测技术被广泛应用于飞机发动机叶片、机身结构件等关键部件的检测，以确保其在高应力、高温等极端环境下的安全运行。
空气耦合式超声波无损检测技术的发展
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第 ４ 第 ６期 ４卷 ２０ 年 ６月 ０８
机
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工
程
学
报
ｖ１４ ｏ 。４ ． Ｎ ． ６
Ｊｎ ｕ． ２ ０ ０８
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空气 耦合 式 超 声 波 无 损检 测 技 术 的发展 木
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空气耦合微带线
空气耦合微带线空气耦合微带线是一种用于传输微波信号的传输线，具有低损耗、高带宽和易于制造等优点。
下面将详细介绍空气耦合微带线的结构、工作原理、特点以及应用。
一、空气耦合微带线的基本结构空气耦合微带线是一种传输线，其基本结构包括两根平行的金属导线和一个空气腔体。
金属导线通常由铜、铝或钢等导电材料制成，具有较高的电导率。
空气腔体则由非导电材料制成，如聚乙烯或聚四氟乙烯等。
二、空气耦合微带线的工作原理空气耦合微带线的工作原理基于空气腔体对微波信号的限制作用。
当微波信号在金属导线中传输时，它会感应出相应的磁场和电场。
由于空气腔体的存在，这些磁场和电场会被限制在腔体内部，从而避免了信号的辐射损失。
同时，由于空气的介电常数接近于1，因此空气耦合微带线的传播速度接近于光速，使得信号能够在传输线上快速传输。
三、空气耦合微带线的特点1. 低损耗：由于空气耦合微带线采用空气作为传输介质，因此具有较低的介质损耗。
与常用的同轴电缆相比，空气耦合微带线的传输损耗更低，适用于长距离传输。
2. 高带宽：空气耦合微带线的带宽范围很宽，可以从几百兆赫兹到几十吉赫兹。
这使得空气耦合微带线适用于各种不同的应用场景，如无线通信、雷达和电子对抗等。
3. 易于制造：空气耦合微带线的制造过程相对简单，成本较低。
此外，由于其体积较小，因此易于集成到各种不同的系统中。
4. 抗电磁干扰：由于空气耦合微带线对外部电磁干扰的免疫力较强，因此适用于各种恶劣的电磁环境中。
5. 灵活的设计：空气耦合微带线的结构灵活可变，可以根据不同的应用需求进行定制。
例如，可以通过改变金属导线的形状、尺寸和排列方式来优化传输性能。
四、空气耦合微带线的应用由于具有上述优点，空气耦合微带线在许多领域都有广泛的应用，包括：1. 无线通信：空气耦合微带线可用于基站、无线局域网和卫星通信等无线通信系统中。
它能够提供低损耗、高速率的数据传输，并适应各种不同的环境条件。
2. 雷达和电子对抗：空气耦合微带线可用于雷达天线和电子对抗系统中。
相位编码脉冲压缩方法在空气耦合超声检测信号处理中的应用_周正干
图2 巴克码信号的相位编码脉冲压缩过程
1
1.1
基本原理
相位编码脉冲压缩技术基本原理 常用的相位编码方式有互补格莱码、巴克码、 M 序列、Taylor 码、弗兰克码等[12]，选择相位编码
根据巴克编码信号的相关特性，其子脉冲回波 具有巴克码信号的自相关函数特征。当输入信号为 标准13位巴克码信号时，其自相关函数的主瓣与旁 瓣幅值之比为13:1，因此理论主副比可达22.3 dB， 取脉冲压缩信号主瓣幅度一半处的时宽为主瓣脉宽 Thalf，由于T = 13·Tc，且Thalf = Tc，因此压缩比 D=T/Thalf =13。 假设参考信号为 u (t ) ，是由N个紧连着的子脉
0
*
前言
空气耦合超声检测技术是以空气作为耦合介 质的非接触超声无损检测方法，已在多个领域得到 推广应用，是材料缺陷检测及材料特性分析的有效
国家商用飞机制造工程技术研究中心创新基金资助项目 (201214)。 xxxxxxxx 收到初稿，xxxxxxxx 收到修改稿
手段[1-2]。 由于该技术面临因超声信号在气固界面反 射率高、透射率低而导致的接收信号信噪比差的问 题， 大大影响了实际检测结果的可靠性和检测精度， 国内外主要从新型空气耦合超声换能器的研制及数 字信号处理技术这两个方向开展研究。近 20 年来， 多种空气耦合超声换能器换能材料及匹配材料被研 发出来， 使得超声换能效率及灵敏度获得显著提升， 并发展出多种频率在 50 kHz～2 MHz 范围的高效率
s
月 2013 年 3 月
刘兴天等：激励幅值及载荷对准零刚度隔振器特性的影响
91
冲组成的宽脉冲信号，与参考信号相关的接收信号 为 x ( t ) ，对接收信号进行脉冲压缩处理过程如图3 所示。基于相关性原理可知，二相关信号的相位编 码脉冲压缩过程实际上是接收信号 x ( t ) 与参考信号 的匹配滤波器进行卷积运算。 为提高数据处理速度， 达到对信号实时处理的目的，一般对接收信号与匹 配滤波器在频域点积，经过傅里叶逆变换获得时域 脉冲压缩信号，其中匹配滤波器的频率特性函数实 际上是参考信号(即相位编码信号)频谱的共轭。
超声波空气阻尼
超声波空气阻尼
超声波在空气中传播时会受到空气阻尼的影响，这是因为空气对超声波有一定的衰减作用。
超声波是一种频率高于人耳能听到的声波，通常用于医疗成像、无损检测和距离测量等领域。
当超声波在空气中传播时，会因为空气分子的吸收和散射而逐渐减弱，这种现象称为空气阻尼。
具体来说，影响超声波在空气中传播的因素主要包括：
1. 衰减：空气对超声波的衰减作用会导致超声波能量随着传播距离的增加而减少。
2. 阻抗差异：空气与固体或液体之间的声阻抗差异较大，这会导致超声波在遇到不同介质的界面时发生反射，从而影响其在空气中的传播效果。
3. 换能器效率：超声波换能器的转换效率也会影响超声波在空气中的传播，效率低会导致超声波能量损失较大。
总的来说，尽管存在这些挑战，空气耦合超声检测技术仍然在一些特定应用中发挥作用，例如在无法使用液体耦合剂的场合进行材料检测或者在恶劣环境下进行距离测量等。
随着技术的进步，提高换能器的效率和开发新的信号处理技术，可以在一定程度上克服空气阻尼带来的问题。
多基元聚焦空气耦合超声换能器
多基元聚焦空气耦合超声换能器王晓彧;吴浩东;公勋;李聪聪;张晓东;章德【摘要】文中针对空气耦合超声换能器及其在表面缺陷检测中的应用开展了研究.选用1-3型压电复合材料及双匹配层结构来实现超声换能器压电材料与空气之间声阻抗的逐渐过渡,提高压电材料/空气界面的声能量透射率进而提高空气耦合超声换能器的灵敏度.在此基础上研发制作了440 kHz多基元聚焦空气耦合超声换能器,并对其性能进行了测试.其焦距、焦宽及焦深分别为41.44 mm、1.14 mm和20.30 mm,灵敏度和带宽分别为-50 dB和20.2％.测试结果表明该空气耦合超声换能器具有优良的性能,利用该超声换能器可以有效检测材料表面缺陷.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】6页(P287-292)【关键词】空气耦合;多基元聚焦;双匹配层;表面缺陷检测【作者】王晓彧;吴浩东;公勋;李聪聪;张晓东;章德【作者单位】南京大学近代声学教育部重点实验室南京 210093;南京大学近代声学教育部重点实验室南京 210093;南京大学近代声学教育部重点实验室南京210093;南京大学近代声学教育部重点实验室南京 210093;苏州科技大学苏州215009;南京大学近代声学教育部重点实验室南京 210093【正文语种】中文【中图分类】O426.90 引言超声无损检测技术是指在不损坏待测物体的前提下，利用超声技术实现对待测物体的表面及内部结构异常或者缺陷进行检测和评估的一类检测手段，此技术已经广泛应用到各个工业领域中[1−2]。
在传统的接触式超声无损检测应用中，在超声换能器与待测物体之间需要添加耦合剂(通常为水或者硅油等材料)以使超声波能够传入待测物体。
而对于某些特殊的场合，耦合剂的使用会对待测物体造成污染或者损坏，如对药品、食品、复合材料、多孔材料的检测等[3−4]。
因此，亟需寻找新的解决方案来实现对此类材料的无损检测和评估。