在不同的环境条件下测量海洋结构厚度的电容微加工超声波传感器 (CMUT) 线性阵列系统的设计和评估

科学领域:

• 材料科学与工程
• 听力学
• 海洋工程

背景情况:

• 非破坏性评估对海洋结构完整性至关重要.
• 现有的超声波方法在水下环境中面临挑战.
• 电容微处理超声波传感器 (CMUT) 提供了强大的水下NDE的潜力.

研究的目的:

• 设计,制造和评估用于海洋结构的非接触厚度测量的CMUT线性阵列.
• 评估系统在水下条件下的性能和环境稳定性.
• 验证海洋结构健康监测和近期经验.

主要方法:

• 使用-晶片结合制造16个元素的CMUT阵列.
• 用聚氨封装用于声学匹配和水下保护.
• 与收发器电路和飞行时间 (ToF) 算法集成用于厚度测量.
• 声学性能和环境强度的表征 (温度,盐度).

主要成果:

• 在1MHz的传输灵敏度为146.82dB,接收灵敏度为-229.55dB.
• 在经过测试的环境条件下,证明的绝对厚度测量误差为±0.1mm.
• 满足海洋结构健康监测的准确性要求.

结论:

• 基于CMUT的系统可用于精确和稳定的水下厚度测量.
• 开发的系统适用于海洋基础设施的非破坏性评估.
• CMUT为提高海上工程结构的安全性和维护提供了可行的解决方案.