Quarry 等通过梳状传感器激励出多模态导波实现对管道的检测。Rose 等提出了梳状传感器的数学模型，并结合实验分析了梳状传感器的优点。 Borigo 等提出了空间补偿因子，对梳状传感器进行了数学模型的建立，分析了当激励波长等于阵元间距时，能量较大。 Milsom 等通过解析和数值模拟结合的方法获得了电场和声场耦合的精确解。 Zhang 等提出了谐导纳和互导纳的概念，分析了电极间的耦合。Ballandras 等基于互导纳原理分析了 1-3 连通性及 2-2 连通性复合材料周期型结构，提出了基于串扰信号可以设计出高质量的传感器。聚偏氟乙烯 PVDF( polyvinylidene difluoride) 具有柔软性，可以很好地与曲面进行耦合，但 PVDF 与压电陶瓷材料 PZT ( piezoelectric ceramic transducer)相 比 较 灵 敏 度 较 低。 本 文 基 于 WeidlingerAssociates，Inc 公司开发的 PZFlex 软件平台，采用压电陶瓷材料 PZT，运用互导纳原理、正逆压电效应及时频分析，设计了梳状表面波传感器。 根据波形图和导纳图确定了阵元个数、阵元宽度、阵元间距与激励波长的比例系数。设计高质量传感器时，需要有效的模拟方法，从而对传感器特性进行描述。 梳状表面波传感器属于周期性换能器，互导纳能有效评估阵元间串扰信号，有助于高质量传感器的设计。基于互导纳原理，Ballandras 等对 2-2 连通性复合材料周期型结构进行了分析，可以得出阵元间的串扰信号。 但只是激励了一个阵元，由于表面波梳状传感器是一个整体，与真实的情况不吻合。 为了更加真实地模拟实际情况，本文利用 5 周期汉宁窗调制的正弦波作为激励信号，中心频率为 500 kHz，同时加载到表面波梳状传感器的各个阵元。 其工作原理为: 当 PZT 受到电激励时，会引起 PZT 的机械变形，由于 PZT 是通过耦合剂黏结在铝板上，故铝板也会随着 PZT 的形变而发生变形，同时，由于梳状传感器是由若干个 PZT 阵元组成，铝板的振动会引起其他阵元的振动。 根据正压电效应，振动会使得 PZT 材料体内之电偶极矩变短，此时压电材料为抵抗这种变化会在材料相对的表面上产生等量正负电荷，以保持原状。增加阵元宽度 a 时，接收信号的拖尾现象较为明显。 故设计表面波梳状传感器时，采用较小的阵元宽度来减小拖尾现象，并确定了表面波梳状传感器单阵元宽度为 1. 5 mm。根据激励信号的幅值及波形，得到了当阵元个数增加时，在阵元个数等于 5 时，归一化幅值最大，随后减小，趋于平稳; 接收信号波包宽度随着阵元个数增加而增加，波形拖尾现象加剧。 为了使梳状表面波传感器所激发的能量大，拖尾现象相对较弱，选择五阵元梳状表面波传感器。