新型柔性压电薄膜在管道泄漏检测中的应用

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作   者：

何佳霖;  马登龙;  覃荣卓;  张广森;  解云川;  高建民;  张早校; 

作者机构：

西安交通大学化学学院;  西安交通大学化学工程与技术学院;  西安交通大学机械工程学院; 

关键词：

压电薄膜;  管道泄漏;  泄漏检测;  传感器;  柔性; 

期刊名称：

西安交通大学学报

i s s n：

0253-987X

年卷期：

2023 年 57 卷 002 期

页   码：

184-191

摘   要：

针对传统固体压电陶瓷式压电探头安装结构复杂、响应频率范围窄、对于复杂曲面不适应等缺点导致的在管道泄漏检测中灵敏度不高、检测范围较近等问题,提出一种采用新型柔性压电薄膜作为声发射传感器的管道泄漏检测方法.首先,将偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物P(VDF-TrFE)高分子柔性压电薄膜与传统压电陶瓷式、空气耦合式3种传感器布置于管道表面;然后,采用软硬件结合的方式采集不同状态下的管道壁面信号;最后,通过FFT等时频域信号处理算法对采集信号进行分析处理,通过时域和频域波形特征判断管道泄漏状态.实验结果表明:在泄漏信号响应方面,新型P(VDF-TrFE)柔性压电薄膜相比传统压电陶瓷式传感器表现出了更高的灵敏度和更大的响应值,能够检测出更小的泄漏,且该类型传感器受安装以及位置角度的限制较小;随着泄漏源距离的增加,P(VDF-TrFE)柔性压电传感器的衰减程度较压电陶瓷和空气耦合式传感器低,能够检测出更远距离的泄漏;P(VDF-TrFE)柔性压电传感器能够作为一种新型的声发射传感器应用于地埋管道泄漏等复杂结构损伤失效检测中,具有重要的研究意义和应用价值.