Focus Transducer
圖 3.2.4a 離焦超音波探頭示意圖
F
Focus Transducer
圖 3.2.4b 聚焦點在石墨板內部的示意圖
圖3.2.5 石墨流道板試片線掃瞄方向與範圍
圖3.2.6 聚焦點在水中之超音波反射訊號
No water_focus_20us_focal point in water
-2000 -1000 0 1000 2000
Amplitude (mV)
A 20 μ
B
27 μ
0 1E-005 2E-005 3E-005 4E-005 5E-005
Time (s)
圖3.2.7 聚焦點在石墨中之超音波反射訊號
圖3.2.8 組裝完成未含水之石墨複材流道板
Air_F.I.G.
-1000 -500 0 500 1000 1500
Amplitude (mV) 12.5μs
20μs A
B
0 4E-006 8E-006 1.2E-005 1.6E-005 2E-005 2.4E-005 2.8E-005 3.2E-005 3.6E-005 4E-005 4.4E-005 4.8E-005
Time (s)
圖3.2.9 組裝完成部分含水之石墨複材流道板
1.4E-005 1.6E-005 1.8E-005 2E-005 2.2E-005
Time (s)
-1.2 -0.8 -0.4 0 0.4 0.8 1.2
Volt (V)
C1al-f0.5-10M-d17.16
圖 3.2.10 鋁塊之上表面回波訊號
圖 3.2.11 超音波探頭之頻譜特性
1.8E-005 2E-005 2.2E-005 2.4E-005 2.6E-005 2.8E-005 3E-005
Time (s)
-1500 -1000 -500 0 500 1000 1500
Amplitude (mV)
P2 P1
A
B
圖3.2.12 探頭位於非流道區與流道區上方之訊號
圖3.2.13 探頭與材料試片相對示意圖
2.4E-005 2.5E-005 2.6E-005 2.7E-005 2.8E-005 2.9E-005 3E-005
Time (s)
-80 -40 0 40 80 120
Amplitude (mV)
P2 P1
C
B
圖3.2.14 B 點之流道區與非流道區訊號比較
2.4E-005 2.5E-005 2.6E-005 2.7E-005 2.8E-005 2.9E-005 3E-005
Amplitude (mV)
P3 P2
C
B
圖3.2.15 流道區上方移動後之訊號
2.4E-005 2.5E-005 2.6E-005 2.7E-005 2.8E-005 2.9E-005 3E-005
Time (s)
Amplitude (mV)
Air Water
C
B
圖3.2.16 流道區(P2 位置)含空氣及部分含水之差異
圖3.2.17 焦點在水中未含水石墨流道板的線掃瞄(B-Scan)影像
圖3.2.18 焦點在水中部分含水石墨流道板的線掃瞄(B-Scan)影像
圖3.2.19 焦點在未含水石墨流道板內部之線掃瞄(B-Scan)影像
圖3.2.20 焦點在部分含水石墨流道板內部之線掃瞄(B-Scan)影像
p
5
p
圖4.1.1 指向性分析所使用之模型
0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.
Distance (
05
m)
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Average of Power
Aniso_Graphite_D=1λp Aniso_Graphite_D=10λp
Aniso_Graphite
圖 4.1.2 石墨固體在正 90 度方向之能量分佈
0 0.01 0.02 0.03
Distance (m) 0.04
0
Average of Power
Graphite_Composite_D=1λp Graphite_Composite_D=10λp Graphite_composite_A90_Ave of power
圖 4.1.3 石墨複材固體在正 90 度方向之能量分佈
Graphite_D=1λp Graphite_D=10λp Graphite_Ave of power
圖4.1.4 石墨固體受到壓電換能器作用之輻射聲場
0
Graphite_composite_D=1λp Graphite_composite_D=10λp Graphite_composite_Ave of power
圖4.1.5 石墨複材固體受到壓電換能器作用之輻射聲場
Graphite_D=1λp Graphite_D=10λp Graphite_P wave power
圖4.1.6 石墨固體受到壓電換能器作用之壓力波輻射聲場
0
Graphite_composite_D=1λp Graphite_composite_D=10λp Graphite_composite_P wave power
圖4.1.7 石墨複材固體受到壓電換能器作用之壓力波輻射聲場
Graphite_D=1λp Graphite_D=10λp Graphite_S wave power
圖4.1.8 石墨固體受到壓電換能器作用之剪力波輻射聲場
0 30 60
90 120
150
180
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Graphite_composite_D=1λp Graphite_composite_D=10λp Graphite_composite_S wave power
圖4.1.9 石墨複材固體受到壓電換能器作用之剪力波輻射聲場
θ -3dB
圖 4.2.1 平均功率極圖與聲束發散角度 θ-3dB的關係圖
Graphite Object
Piezo-element h
D D
p θ-3dB
圖 4.2.2 壓電元素寬度 D、節距 p 與聲束發散角度 θ-3Db 的關係示意圖，h 代表石墨流道板的厚度
圖 4.3.1 激發壓電陶瓷之高斯餘弦時域電壓訊號
圖4.3.2 以平均分佈壓力模擬壓電元素作用在石墨流道板波傳之分 析模型，左右兩側為吸收層，其中每一流道的高度與寬度皆為1 mm。
13 mm
Graphite Graphite Ab.
Layer
Graphite Ab.
Layer
Line Load, Width= 6 mm 9 mm
Hinge Roller
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 x 10-7 -0.4
-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
Time (s)
Amp
圖4.3.3 平均分佈力之時變高斯脈波函數波形。
圖4.3.4 平均分佈壓力作用在石墨流道板波傳之位移圖。
13 mm
圖4.3.5 具三角分佈壓力模擬壓電元素作用在石墨流道板波傳之分 析模型，在中央的的壓力值為最大，兩端壓力則為零，左右兩側為 吸收層，其中每一流道的高度與寬度皆為1 mm。
圖4.3.6 具三角分佈壓力作用在石墨流道板波傳之位移圖。
Graphite Graphite Ab.
Layer
Graphite Ab.
Layer
Line Load, Width = 6 mm 9 mm
Hinge Roller
圖 4.3.7 壓電元素下方具滑動邊界之分析模型
0 4E-006 8E-006 1.2E-005
Time (s)
-100 -50 0 50 100 150
Amplitude (V)
Free Roller
PZT_Only_B.C. Comparison
圖4.3.8 非流道區不同邊界條件回波訊號比較。
Graphite GraphiteAb.
Graphite Ab.
Layer Layer
PZT
0 4E-006 8E-006 1.2E-005
Time (s)
-2 -1 0 1 2
Amplitude (V)
Free Roller
PZT_Only_B.C. Comparison
圖4.3.9 非流道區不同邊界條件回波訊號比較。
圖4.3.10 於壓電陶瓷背面加上基底材料之分析模型
PZT Graphite
Backing Material Ab.
Layer
Ab.
Layer
0 4E-006 8E-006 1.2E-005
Time (s)
-2 -1 0 1 2
Amplitude (V)
PZT_Only PZT_Backing PZT_Only-Backing Comparison
圖 4.3.11 壓電陶瓷有無基底材料之反射訊號比較
圖 4.3.12 無水狀態之非流道區模擬模型
Epoxy PZT
Graphite
Backing Material Ab.
Layer
Ab.
Layer
圖4.3.13 含有 0.5 mm 厚度水之非流道區模擬模型
0 4E-006 8E-006 1.2E-005
Time (s)
-2 -1 0 1 2
Amplitude (V)
Flat_No Water Flat_Water Flat_Nowater_water Comparison
圖4.3.14 非流道區單探頭之等效分析模型回波訊號比較
Water
Epoxy PZT
Graphite
Backing Material Ab.
Layer
Ab.
Layer
圖 4.3.15 流道區未含水之單探頭分析模型
0 4E-006 8E-006 1.2E-005
Time (s)
-2 -1 0 1 2
Amplitude (V)
Flow_Nowater_6mm
圖 4.3.16 流道區未含水單探頭分析模型之回波訊號
Ab.
Ab.
Graphite Layer
Layer
Epoxy PZT
Backing Material
圖 4.3.17 流道區含四流道水之單探頭分析模型
0 4E-006 8E-006 1.2E-005
Time (s)
-2 -1 0 1 2
Amplitude (V)
Nowater 4Ch_water Flow_6mm_Comparison
圖 4.3.18 流道區單探頭分析模型有水與沒水狀態回波訊號比較圖
Water
PZT
Ab. Graphite Ab.
Layer Layer
Epoxy
Backing Material
圖 4.3.19 陣列式超音波探頭未含水狀態流道區分析模型
圖 4.3.20 流道區陣列式超音波探頭分析模型
Ab.
Ab.
Graphite Layer
Layer
Backing Material PZT8 PZT16 PZT1
Epoxy
Water
Ab.
Ab.
Graphite Layer
Layer
Backing Material PZT8 PZT16 PZT1
Epoxy
圖 4.3.21 齊發齊收模式之陣列式超音波探頭回波訊號
圖4.3.22 單發齊收激發模式陣列式超音波探頭回波訊號 (PZT1 為激發探頭)
圖4.3.23 單發齊收激發模式陣列式超音波探頭回波訊號 (PZT2 為激發探頭)
圖4.3.24 單發齊收激發模式陣列式超音波探頭回波訊號
圖4.3.25 單發齊收激發模式陣列式超音波探頭回波訊號 (PZT4 為激發探頭)
圖4.3.26 單發齊收激發模式陣列式超音波探頭回波訊號
圖4.3.27 單發齊收激發模式陣列式超音波探頭回波訊號 (PZT6 為激發探頭)
圖4.3.28 單發齊收激發模式陣列式超音波探頭回波訊號
圖4.3.29 單發齊收激發模式陣列式超音波探頭回波訊號 (PZT8 為激發探頭)