應(yīng)用案例

　　實(shí)驗(yàn)名稱：超聲導(dǎo)波技術(shù)的U型鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)

　　研究方向：針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中U型鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)難題，基于超聲導(dǎo)波技術(shù)長(zhǎng)距離監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)表面黏貼式監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)與防水封裝技術(shù)。探究U型鋼筋銹蝕程度與超聲導(dǎo)波聲速、信號(hào)幅值及耗時(shí)等參數(shù)的響應(yīng)規(guī)律。構(gòu)建超聲導(dǎo)波技術(shù)驅(qū)動(dòng)的U型鋼筋銹蝕精準(zhǔn)判斷體系，為其長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)提供技術(shù)支撐。

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>針對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋銹蝕難以被傳統(tǒng)方法快速、全面、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)，且超聲導(dǎo)波監(jiān)測(cè)在建筑結(jié)構(gòu)檢測(cè)中易受環(huán)境干擾的問(wèn)題，利用超聲導(dǎo)波技術(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)U型鋼筋表面黏貼式超聲監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)及防水封裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)U型鋼筋銹蝕程度的準(zhǔn)確判斷。

　　測(cè)試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器、高壓放大器、換能器、直流電源、激發(fā)端PZT-4、接收端PZT-5換能器、數(shù)字示波器。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：在超聲導(dǎo)波技術(shù)的U型鋼筋銹蝕監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中，功率放大器是連接信號(hào)發(fā)生器與激發(fā)端PZT-4型換能器的關(guān)鍵設(shè)備，其核心作用是將信號(hào)發(fā)生器輸出的50kHz-500kHz低功率電信號(hào)放大50-100倍至100V以上，增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力，確保換能器通過(guò)逆壓電效應(yīng)高效激發(fā)穩(wěn)定超聲導(dǎo)波，避免信號(hào)功率不足導(dǎo)致導(dǎo)波衰減或激發(fā)失效，保障接收端PZT-5型換能器精準(zhǔn)捕捉信號(hào)。實(shí)驗(yàn)中，功率放大后的導(dǎo)波沿U型鋼筋傳播，數(shù)字示波器采集含噪聲原始時(shí)域波形，經(jīng)ORIGIN軟件FFT帶通濾波（保留激勵(lì)頻率±20kHz信號(hào)），信噪比從9.54dB提至23.52dB。對(duì)直徑12mm、長(zhǎng)35cm的U型裸鋼筋，采用電化學(xué)加速腐蝕（固定于泡沫圈、浸5%NaCl溶液，鋼筋接電源正極、溶液接負(fù)極），同步采集不同銹蝕階段濾波信號(hào)，提取參數(shù)構(gòu)建銹蝕響應(yīng)關(guān)系，功率放大器通過(guò)能量增強(qiáng)、信號(hào)穩(wěn)定及模式匹配，保障了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可靠性。

圖2裸鋼筋接收信號(hào)幅值與理論銹蝕率的關(guān)系曲線

圖3銹蝕試驗(yàn)過(guò)程外觀記錄圖

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：由銹蝕前的時(shí)域圖可以清晰地看到三個(gè)接收信號(hào)的波包，其中第一個(gè)波包接收時(shí)間與發(fā)射信號(hào)的時(shí)間差值為84.27μs，經(jīng)過(guò)計(jì)算，第一個(gè)波包的傳播速度為4153（m·s-1），符合直徑12mm鋼筋頻散曲線中L(0，1)模態(tài)理論速度[為4101（m/·s-1）]，證明試驗(yàn)顯著激發(fā)了L(0，1)模態(tài)；第二個(gè)波包從發(fā)射到接收的耗時(shí)與F(1，1)模態(tài)理論速度一致；第三個(gè)波包耗時(shí)為第一個(gè)波包的3倍左右，為第一個(gè)波包在鋼筋末端的反射。

　　由銹蝕結(jié)束后的時(shí)域圖中可以看到存在兩個(gè)波包，第一個(gè)波包耗時(shí)為64.81μs，計(jì)算出導(dǎo)波傳播速度為5400m·s-1，略高于6mm直徑內(nèi)的鋼筋理論傳播速度；第二個(gè)波包波形發(fā)生改變，為F(1，1)模態(tài)的波包與第一個(gè)波包到鋼筋末端的反射波疊加形成。銹蝕試驗(yàn)結(jié)束后鋼筋最小直徑由12mm損耗到5mm，中端部分最大直徑為9mm，其在180kHz下導(dǎo)波傳播的理論速度值為3809~5026m·s-1，銹蝕結(jié)束后計(jì)算出的傳播速度基本符合頻散曲線。

圖4U型鋼筋銹蝕前的信號(hào)時(shí)域圖

圖5U型鋼筋銹蝕結(jié)束后的信號(hào)時(shí)域圖

　　產(chǎn)品推薦：ATA-2000系列高壓放大器

圖：ATA-2000系列高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請(qǐng)持續(xù)關(guān)注我們。西安安泰電子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。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)www.wj539.com或撥打029-88865020。