功率放大器在干耦合超聲信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)研究中的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)名稱：功率放大器在干耦合超聲信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)研究中的應(yīng)用
研究方向：超聲波檢測(cè)
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：
干耦合超聲波檢測(cè)由于耦合方式不同，所使用的探頭與常規(guī)超聲探頭不同，其結(jié)構(gòu)主要包括壓電陶瓷振子、變幅桿、匹配電路和外部工裝。探頭的核心部件是三疊片壓電陶瓷振子，該振子中間為金屬圓盤，兩邊為壓電陶瓷片，這種結(jié)構(gòu)可明顯改善探頭的機(jī)械和機(jī)電耦合性能。
外加電場(chǎng)方向與一個(gè)壓電陶瓷圓片極化方向相同，而與另一個(gè)圓片的極化方向相反，當(dāng)振子受外場(chǎng)激勵(lì)時(shí)，一個(gè)圓片產(chǎn)生伸張效應(yīng)，另一個(gè)產(chǎn)生收縮應(yīng)變，結(jié)果就使整個(gè)雙層圓片發(fā)生彎曲應(yīng)變
實(shí)驗(yàn)設(shè)備：
ATA-4051高壓功率放大器、信號(hào)發(fā)生器、示波器
實(shí)驗(yàn)過(guò)程：
檢測(cè)時(shí)，兩探頭置于試件缺陷區(qū)域的兩側(cè)，并通過(guò)相同質(zhì)量塊進(jìn)行加壓固定，使探頭中壓電陶瓷片、前端變幅桿及被檢測(cè)試件之間接觸良好。該方法采用雙探頭一發(fā)一收檢測(cè)方式，發(fā)射探頭產(chǎn)生的超聲波經(jīng)被檢測(cè)材料被接收探頭接收，并在示波器上顯示，根據(jù)接收信號(hào)幅值、能量及頻譜等參數(shù)對(duì)缺陷進(jìn)行定征。干耦合探頭前端使用了細(xì)長(zhǎng)的變幅桿，和結(jié)構(gòu)近似于點(diǎn)接觸，這種接觸方式勢(shì)將會(huì)使超聲波的入射效率大為降低，而且造成嚴(yán)重的能量損失，主要包括能量的衰減和能量的泄露兩種。
單層薄板結(jié)構(gòu)中Lamb波主要在上下表面之間傳播，假設(shè)板的厚度保持不變，超聲波能量的衰減由傳播距離L決定，其表達(dá)式為QL=Q0e-2αL
激勵(lì)波形不同，檢測(cè)過(guò)程中激發(fā)的超聲Lamb波頻帶帶寬和周期數(shù)不同，而這些都是影響損傷檢測(cè)的重要因素，
由于壓電陶瓷片是一個(gè)彈性體，因此存在諧振頻率。當(dāng)外界作用的頻率等于諧振頻率時(shí)，壓電陶瓷片就產(chǎn)生機(jī)械諧振，諧振時(shí)振子的振幅最大，彈性能量也最大。
不同波數(shù)的選取對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響很大，對(duì)于低于200kHz的Lamb波，每個(gè)周期模態(tài)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，因而不易選取周期數(shù)較多的信號(hào)，否則較容易與回波信號(hào)疊加在一起不利于分析。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
1）干耦合超聲檢測(cè)過(guò)程中，脫粘和未脫粘區(qū)域能量泄露存在區(qū)別，可以根據(jù)接收檢測(cè)信號(hào)的能量來(lái)判斷缺陷的存在與否。
2）不同激勵(lì)信號(hào)作用于干耦合超聲波探頭，導(dǎo)致檢測(cè)信號(hào)的中心頻率、帶寬、能量集中性等都有所不同，引入的品質(zhì)因數(shù)Q值和能量E值可作為選擇最優(yōu)激勵(lì)信號(hào)的依據(jù)。
3）針對(duì)不同的檢測(cè)對(duì)象，選用的激勵(lì)波形、波數(shù)、頻率等參數(shù)都有所不同，對(duì)于玻璃纖維/丁腈橡膠兩層粘接板，宜選用5周期漢寧窗調(diào)制正弦波作為干耦合超聲檢測(cè)的激勵(lì)波形。
4）由于結(jié)構(gòu)中超聲Lamb波傳播過(guò)程比較復(fù)雜，影響接收信號(hào)能量、帶寬等特征參數(shù)的因素很多，比如邊界、試件中界面的波形轉(zhuǎn)換等，下一步需對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行更深入的分析。
放大器在該實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的效能：將函數(shù)發(fā)生器中的電壓信號(hào)放大
功率放大器ATA-4051參數(shù)指標(biāo)：
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