传统压电陶瓷超声传感器与电缆表面之间存在声学界面不匹配问题,而柔性压电超声传感器能够克服这一缺点、实现电缆局部放电超声信号的检测。然而持续提高柔性压电超声传感器的灵敏度,进一步降低其对超声信号的检出极限,是其走向实际应...传统压电陶瓷超声传感器与电缆表面之间存在声学界面不匹配问题,而柔性压电超声传感器能够克服这一缺点、实现电缆局部放电超声信号的检测。然而持续提高柔性压电超声传感器的灵敏度,进一步降低其对超声信号的检出极限,是其走向实际应用的关键。为实现这一目标,该文从柔性压电超声传感器的核心敏感材料(压电薄膜)的优化设计出发,研究了厚度对Pb(Zr_(0.52),Ti_(0.48))O_(3)(PZT)压电薄膜材料综合性能及其所制备的传感器灵敏度的影响。研究发现,受界面死层的影响,厚度约为1.2μm的PZT压电薄膜相较于厚度约为0.8μm、1.0μm和1.6μm的薄膜具有更大比例的(100)晶粒择优取向和更高的剩余极化,表现出最高的压电系数,更具备应用潜力。利用该厚度的PZT压电薄膜制备了柔性压电超声传感器,并用其检测在110 k V真型电缆上传播的由自动笔铅芯断裂产生的超声信号,计算得到该超声信号在交联聚乙烯绝缘层中的衰减系数为3.74 dB/m。该研究提供了一种利用压电薄膜厚度优化柔性压电超声传感器灵敏度的方法,为进一步推进柔性压电超声传感器在电缆等电力设备领域的应用提供了实验和理论基础。展开更多
利用传统固相烧结法制备了0.02Pb(Sb_(0.5)Nb_(0.5))O_3-0.98Pb_(1-2 x)Ba_xSr_x(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3压电陶瓷(其中x=0.02,0.03,0.04,0.05).讨论了不同Ba、Sr复合掺杂量及烧结温度对陶瓷结构和电性能的影响.结果显示,当x=0.04,烧结...利用传统固相烧结法制备了0.02Pb(Sb_(0.5)Nb_(0.5))O_3-0.98Pb_(1-2 x)Ba_xSr_x(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3压电陶瓷(其中x=0.02,0.03,0.04,0.05).讨论了不同Ba、Sr复合掺杂量及烧结温度对陶瓷结构和电性能的影响.结果显示,当x=0.04,烧结温度为1 260℃时,压电陶瓷的性能最佳,其中d_(33)=615 p C/N,ε_(33)/ε_0=2 224,tanδ=2.11%;然后把这个配方的陶瓷片安装到传感器中,测试其电荷灵敏度、最大横向灵敏度比和最大线性误差,电荷灵敏度为2.72 p C/(m·s^(-2)),最大横向灵敏度比小于5%,最大线性误差为2.97%,符合通用振动测试类型传感器使用要求.展开更多
文摘传统压电陶瓷超声传感器与电缆表面之间存在声学界面不匹配问题,而柔性压电超声传感器能够克服这一缺点、实现电缆局部放电超声信号的检测。然而持续提高柔性压电超声传感器的灵敏度,进一步降低其对超声信号的检出极限,是其走向实际应用的关键。为实现这一目标,该文从柔性压电超声传感器的核心敏感材料(压电薄膜)的优化设计出发,研究了厚度对Pb(Zr_(0.52),Ti_(0.48))O_(3)(PZT)压电薄膜材料综合性能及其所制备的传感器灵敏度的影响。研究发现,受界面死层的影响,厚度约为1.2μm的PZT压电薄膜相较于厚度约为0.8μm、1.0μm和1.6μm的薄膜具有更大比例的(100)晶粒择优取向和更高的剩余极化,表现出最高的压电系数,更具备应用潜力。利用该厚度的PZT压电薄膜制备了柔性压电超声传感器,并用其检测在110 k V真型电缆上传播的由自动笔铅芯断裂产生的超声信号,计算得到该超声信号在交联聚乙烯绝缘层中的衰减系数为3.74 dB/m。该研究提供了一种利用压电薄膜厚度优化柔性压电超声传感器灵敏度的方法,为进一步推进柔性压电超声传感器在电缆等电力设备领域的应用提供了实验和理论基础。
文摘利用传统固相烧结法制备了0.02Pb(Sb_(0.5)Nb_(0.5))O_3-0.98Pb_(1-2 x)Ba_xSr_x(Zr_(0.53)Ti_(0.47))O_3压电陶瓷(其中x=0.02,0.03,0.04,0.05).讨论了不同Ba、Sr复合掺杂量及烧结温度对陶瓷结构和电性能的影响.结果显示,当x=0.04,烧结温度为1 260℃时,压电陶瓷的性能最佳,其中d_(33)=615 p C/N,ε_(33)/ε_0=2 224,tanδ=2.11%;然后把这个配方的陶瓷片安装到传感器中,测试其电荷灵敏度、最大横向灵敏度比和最大线性误差,电荷灵敏度为2.72 p C/(m·s^(-2)),最大横向灵敏度比小于5%,最大线性误差为2.97%,符合通用振动测试类型传感器使用要求.
