應(yīng)用案例

實(shí)驗(yàn)名稱：功率放大器在干耦合超聲信號(hào)檢測系統(tǒng)研究中的應(yīng)用

研究方向：超聲波檢測

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

干耦合超聲波檢測由于耦合方式不同，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)過程：

檢測時(shí)，兩探頭置于試件缺陷區(qū)域的兩側(cè)，并通過相同質(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試件之間接觸良好。該方法采用雙探頭一發(fā)一收檢測方式，發(fā)射探頭產(chǎn)生的超聲波經(jīng)被檢測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)長的變幅桿，和結(jié)構(gòu)近似于點(diǎn)接觸，這種接觸方式勢將會(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，檢測過程中激發(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，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）干耦合超聲檢測過程中，脫粘和未脫粘區(qū)域能量泄露存在區(qū)別，可以根據(jù)接收檢測信號(hào)的能量來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的激勵(lì)波形。

       

4）由于結(jié)構(gòu)中超聲Lamb波傳播過程比較復(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)：

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布，西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源、功率放大器模塊等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek 已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。如想了解更多實(shí)驗(yàn)方案，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.wj539.com

原文鏈接：http://www.wj539.com/news/1111.html