一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置及其制备方法

本发明属于弹性波模态转换，涉及一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置及其制备方法。

背景技术：

1、目前，随着电磁波的调控在科技领域的重大突破，对弹性波调控的研究也受到极大的启发。弹性波调控对机械设备减振降噪、环境能量收集、无损检测以及微机电系统设计等领域有着重要的意义。通过材料构型设计实现弹性波传输及转换，例如负折射、声隐身、声聚焦和波形转换等仍然是现在研究的热点话题。

2、弹性横波和纵波间的模态转换，是弹性波动力学中的基本物理现象之一。这种神奇的现象常发生在弹性波遭遇构造不连续界面(如裂纹、孔洞等)或穿过各向异性介质。由于波的模态决定了波的能量传播的基本特性，因此实现波模态之间的高效率转换对结构振动信号探测、隔振减振和波能量收集等方面具有重要的科学意义，对于工业、医学及军事等领域均有重要的应用价值。实现高效率模态转换的本质是要材料或者结构的各向异性满足一定的条件，而自然材料往往难以满足特定的各向异性，因而需要人工改变材料或者结构的各向异性。

3、实现结构的各向异性的方式是多种多样的，例如，可以通过在均质的结构内部挖去一部分材料或者挤压均质结构来实现。但是大多数工业设备结构诸如密闭输油管道、大型旋转机械等因其特殊的工作环境而无法对结构本身改造达到高效率模态转换的要求，局限了其在工程实际中的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中实现高效率模态转换需要破坏其原有的结构，适用性不高的技术问题，提供一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置及其制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、第一方面，本发明提供一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，包括基体；所述基体上粘贴有若干贴片，所述贴片相互平行设置；基体上还粘贴有纵波拾振器和横波拾振器；所述纵波拾振器为两个，分别分布于贴片的两侧区域；所述横波拾振器为两个，分别分布于贴片的两侧区域；基体一端还粘贴有激振器。

4、进一步地，所述贴片为条状，两端为圆弧形。

5、进一步地，所述贴片的制作材料为金属材料。

6、进一步地，所述贴片的长度为24mm～35mm。

7、进一步地，所述贴片的宽为6mm～11mm。

8、进一步地，所述贴片的厚度为0.5mm～1mm。

9、进一步地，所述贴片与水平方向的夹角为30°～70°。

10、进一步地，所述贴片与贴片之间采用强力铸工胶进行粘结。

11、进一步地，所述强力铸工胶为a胶与b胶按1:1的质量比混合而成。

12、第二方面，本发明提供一种上述带有贴片式结构的弹性波模态转换装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

13、将a胶与b胶按1:1的质量比混合，并涂抹于贴片一面；将若干贴片按设定角度粘贴于基体上；

14、在贴片两侧各粘贴一个纵波拾振器和一个横波拾振器；然后在基体一端粘贴激振器。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明公开了一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置及其制备方法，通过规律布置的贴片结构实现模态转换，通过波形产生器得到正弦的电压初始信号，经过功率放大器将初始正弦电压信号放大，传输到激振器。激振器通过磁致伸缩，将电信号转换为基体表面的弹性纵波信号。拾振器拾取到相应的弹性纵波信号后，通过磁致伸缩将弹性纵波转换为电信号传输到滤波器，滤波器处理后在传输到示波器，最终显示出拾取到的电信号。本发明这种表面贴片的方法对工程设备正常运转带来的影响是很小的，也同时实现较高的波形转换效率在，适用性高，也为探究高效率模态转换实现方式提供了一种全新的思路。

技术特征：

1.一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，其特征在于，包括基体(2)；所述基体(2)上粘贴有若干贴片(1)，所述贴片(1)相互平行设置；基体(2)上还粘贴有纵波拾振器(7)和横波拾振器(8)；所述纵波拾振器(7)为两个，分别分布于贴片(1)的两侧区域；所述横波拾振器(8)为两个，分别分布于贴片(1)的两侧区域；基体(2)一端还粘贴有激振器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，其特征在于，所述贴片(1)为条状，两端为圆弧形。

3.根据权利要求2所述的一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，其特征在于，所述贴片(1)的制作材料为金属材料。

4.根据权利要求2所述的一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，其特征在于，所述贴片(1)的长度为24mm～35mm。

5.根据权利要求4所述的一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，其特征在于，所述贴片(1)的宽为6mm～11mm。

6.根据权利要求5所述的一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，其特征在于，所述贴片(1)的厚度为0.5mm～1mm。

7.根据权利要求6所述的一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，其特征在于，所述贴片(1)与水平方向的夹角为30°～70°。

8.根据权利要求1所述的一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，其特征在于，所述贴片(1)与基体(2)之间采用强力铸工胶进行粘结。

9.根据权利要求8所述的一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置，其特征在于，所述强力铸工胶为a胶(3)与b胶(4)按1:1的质量比混合而成。

10.一种权利要求1-9任一项所述带有贴片式结构的弹性波模态转换装置的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种带有贴片式结构的弹性波模态转换装置及其制备方法，属于弹性波模态转换技术领域；装置包括基体；所述基体上粘贴有若干贴片，所述贴片相互平行设置；基体上还粘贴有纵波拾振器和横波拾振器；所述纵波拾振器为两个，分别分布于基体的两侧区域；所述横波拾振器为两个，分别分布于基体的两侧区域；基体一端还粘贴有激振器。本发明这种表面贴片的方法对工程设备正常运转带来的影响是很小的，也同时实现较高的波形转换效率，适用性高，也为探究高效率模态转换实现方式提供了一种全新的思路。

技术研发人员：杨雄伟,张嵩,柴怡君,李跃明
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6