电压放大器在环形柔性IDT及阵列制备与传感实验中的应用

随着科技日新月异的发展，重点工程领域结构向着大型化、复杂化的智能结构发展，其中，各种类型的板状结构被广泛应用。大型结构的服役周期一般在几十年以上，且由于其设计理论的限制、所处环境大多在户外以及结构之间的荷载等原因，在服役过程中会因为外界无法避免的自然状况带来的环境荷载以及结构本身受不完善的设计理论以及材料、结构的疲劳之间的耦合作用，造成大型结构的损伤破坏，所以对大型结构的健康状况进行定期的健康监测和健康管理已经变成刻不容缓的问题。

实验名称：环形柔性IDT及其阵列的制备与传感性能实验

实验原理：实验基于压电效应（PVDF材料实现机电信号转换）、IDT宽频带设计（优化叉指参数实现多频率融合）、环形阵列全方位特性（周向波束指向性一致）及Lamb波传播特性（板状结构中远距低衰减），通过Lamb波的反射与散射识别结构损伤，最终实现宽频带、全方位的结构健康监测与损伤定位。

实验框图：

实验实拍图：

实验过程：先通过刮膜机沉积PDMS与PVDF形成复合基底，再用3D打印技术制备环形银浆电极，经导通测试与铝板粘贴预处理后，搭建“信号发生器-功率放大器-示波器”实验平台，分别对单个环形柔性IDT及14阵元阵列进行频响、振动输出、方位性/距离衰减特性标定，最后通过模拟损伤验证其损伤检测与定位能力。

应用方向：

重点工程结构健康监测：大型柔性板状/曲面板状结构（飞机机身、大型管道、风机叶片）的损伤检测与定位。

多损伤/复杂结构监测：宽频带特性适配多损伤识别，柔性基底适配曲面/曲率较大的复杂结构。

无损检测技术升级：替代传统压电陶瓷传感器，应用于需轻量化、柔性附着的结构监测场景。

应用场景：环形柔性IDT、叉指换能器阵列、结构健康监测（SHM）、传感性能标定、Lamb波、PDMS/PVDF复合基底、3D打印电极、宽频带传感、全方位检测、介电弹性体、损伤定位、铝板无损检测、柔性压电传感器

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审核编辑 黄宇