摘要
作为油气运输的主要载体，管道对整个行业至关重要。在油气输送过程中，管道持续受到腐蚀和磨损，导致壁厚逐渐减薄、使用寿命缩短以及运行安全性下降。超声检测已被广泛用于监测管道壁厚。传统超声换能器具有刚性结构，阻碍了大面积检测，并且对复杂曲面组件的适应性较差。相比之下，柔性超声传感器显示出显著优势，具有体积小、重量轻以及与曲面优异的共形接触能力。柔性压电薄膜传感器已被应用于广泛的领域。作为最具代表性的压电聚合物之一，聚偏氟乙烯 - 三氟乙烯 (P(VDF-TrFE)) 结合了优良的压电系数和本征柔性，使其广受欢迎。一些研究小组调查了改性填料颗粒、掺杂比例和制造工艺优化对基于 P(VDF-TrFE) 的压电复合材料性能的影响，而另一些则专注于现有柔性压电传感器的实际应用。本研究强调柔性传感器的快速定制制造策略，而非单一规格的标准化探头；因此，它与传统固定尺寸传感器不共享相同的比较基准。提出了对柔性压电薄膜传感器的系统性研究，包括压电材料改性、基底设计、层压结构设计、制造工作流程、测试平台的建立以及匹配电路系统的开发。优化了材料制备和制造过程，并提出了一条可扩展的柔性压电传感器制造技术路线。利用该路线，柔性压电薄膜传感器可以快速针对不同的应用场景进行定制，以满足多样化的工程需求。在不同壁厚和曲率的管道样本上进行了多次实验。结果验证了传感器达到了 0.01 mm 的测量精度，满足高精度管道结构健康监测的需求。
