张礼华 夏称阳 郭 颖

(江苏科技大学机械学院 镇江 212003)

0 引言

声发射技术(Acoustic emission，AE)作为一种动态无损检测手段，被广泛应用于无损检测中。声发射技术主要通过接收和分析材料的声发射信号来判断材料的破坏起始时机、损伤演化过程和最终失效。到目前为止，AE 技术已成功应用于监测多种不同的结构，如公路桥梁、管道、复合材料等[1-3]。

目前所开发的微型AE 传感器多数是单轴传感器，仅对安装有传感器的结构表面法线方向位移(z方向位移)响应，在实际应用中受到很大的限制，且用于AE 监测的传感器大多数是压电陶瓷(PZT)的谐振式或宽频带传感器，压电传感器的阻抗与空气阻抗之间存在较大的失配，导致传感器的带宽较窄或效率较低，难以建立合适的阻抗匹配层。电容式微机电系统(Microelectro mechanical system，MEMS)传感器克服了阻抗失配问题，Khuri-Yakub 等[4]、Jin 等[5]将MEMS 技术应用在超声传感器中，提出了一种硅微加工方法制作的电容式微超声传感器(Capacitive MEMS ultrasonic transducer，CMUT)；Saboonchi 等[6]和Ozevin 等[7]采用多晶硅微机械加工工艺(Poly-MUMPS)技术设计并制造了一种MEMS 声发射传感器，其中包括两组平面内和两组平面外传感器，并利用激光激励和疲劳试验对7075 铝合金试件裂纹扩展进行了实际监测，表明了传感器的方向特性，由于受高挤压膜阻尼影响，传感器不能准确检测到弹性波；Bekas 等[8]研制了一种直接贴附在复合材料表面的平面叉指式电容传感器，成功地监测了黏合剂环氧树脂的固化过程，但是传感器灵敏度较差。在关于声发射传感器的研究中，大多数学者研究的谐振式电容传感器品质因数Q和灵敏度较低。……