Наносложные датчики, разработанные исследовательской группой из Отдела PolyU Машиностроения, во главе с профессором Су Жонгкингом и профессором Чжоу Лиминем, принимают инновационный метод фальсификации посредством распыления, которое делает процесс установки для датчиков намного быстрее и более эффективным по сравнению с обычными средствами. Это также увеличивает гибкость продукта, чтобы приспособиться к различным типам поверхности.В настоящее время количество обычных датчиков ультразвука, таких как сделанные из лидерства zirconate титанат (PZT), используемый для контроля на месте, обычно ограничивается факторами, связанными со стоимостью и весом датчика.
Эти датчики обычно жестки (громоздкий к адаптации на кривые структурные поверхности), вводя замечательный штраф веса и объема структуре хозяина, к которой должен быть установлен датчик. Наносложные датчики, разработанные командой, однако, могут быть изготовлены в больших количествах, чтобы сформировать плотную сеть датчика для структурного здоровья, контролирующего по намного более низкой стоимости фальсификации и весу, чем использование обычных датчиков.«Этот наносложный датчик проложил путь для осуществления ощущения на месте для вибрации или основанного на ультразвуковой волне структурного медицинского контроля, установив равновесие между ‘ощущением стоимости’, т.е. стоимости датчиков, и ‘ощущением эффективности’, количества данных, приобретенных датчиками», сказал профессор Су.
Низкая стоимость, легкий весИнновационная технология ощущения PolyU охватывает сеть датчика со многими распыляемыми наносложными датчиками и приводом головок ультразвука, чтобы активно обнаружить состояние здоровья структуры, к которой они прикреплены, быстро и точно показывающий, есть ли повреждение в структуре. Когда привод головок ультразвука испустит управляемые ультразвуковые волны (GUWs), датчики получат и измерят волны. Если повреждение, такое как трещина будет присутствовать в структуре, распространение GUWs вмешается повреждением, приводя к уникальным явлениям рассеивания волны, чтобы быть захваченным сетью датчика.
На основе рассеивания волны повреждение может быть характеризовано количественно и точно через единую систему, которая была разработана командой.По сравнению с обычными датчиками ультразвука, который стоит более чем 10 долларам США каждого и весит немного граммов, эта новая порода наносложного датчика стоит только 0,5 долларов США и 0.04 г для каждого.
Как таковой больше датчиков может быть принято в одной структуре, произведя больше информации для анализа, с меньшим весом, добавленным к структуре. Кроме того, датчик профессора Су имеет превосходную гибкость и может приспособиться к кривым поверхностям структуры. Это позволяет широкий спектр практического технического применения. Это также sprayable на поверхности движущейся структуры, чтобы передать структурную медицинскую информацию способом в реальном времени.
Более широкий частотный диапазон ответаДатчик, разработанный командой, может измерить сигнал ультразвука от статического максимум до 900 кГц все же со сверхнизкой величиной. Приобретение волны, рассеивающейся в сверхзвуковом режиме, позволяет обнаружение трещин всего 1 – 2 мм в большинстве технических материалов.
Та частота ответа – более чем в 400 раз больше, чем самая высокая частота, чем наносложные датчики, которые по сообщениям доступны (как сообщается в международных журналах).В то время как обычный датчик ультразвука может измерить более широкий диапазон волн ультразвука, когда по сравнению с развитыми командой, высокая стоимость и вес обычных датчиков подают большую неосуществимую заявку количества, ограничивая количество приобретенных данных.
Есть много ограничений в применении обычных датчиков ультразвука к практическому применению, особенно в космических структурах.Новая технология, чтобы сократить расходы и увеличить чувствительностьСделанный из гибрида сажи (CB), 2D графена, проводящих наноразмерных частиц и polyvinylidene фторида (PVDF), наносложный датчик может быть легко и гибко скроен к различным размерам к различному техническому применению.Секрет его высокой чувствительности к структурному изменению заключается в оптимизированной наноструктуре гибрида, который обеспечивает датчик, чтобы обладать способностью определить разительные перемены в пьезоудельном сопротивлении наносоединения.
Измерить и проанализировать разительную перемену пьезоудельного сопротивления, профессора Су и его команды, проверенной в большом количестве на отношении веса нанонаполнителей, чтобы оптимизировать проводимость наносоединения.Каждый датчик связан с сетью по проводу, напечатанному на структуре.
Анализируя и сравнивая электрические сигналы, преобразованные из электрического удельного сопротивления, сеть может определить дефект в структуре, а также перевести сигналы на 3D изображения.Это новое исследование было недавно издано в главных журналах в этой области, включая Ultrasonics, Углерод, и Умные Материалы и Структуры. «Из-за его легкого веса, новые наносложные датчики могут быть применены к движущимся структурам как поезда и самолеты.
Это поможет проложить путь к контролю в реальном времени этих структур в будущем, увеличивая безопасность технических активов и модифицировать традиционную системную философию обслуживания», сказал профессор Су.