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功率放大器在干耦合超声信号检测系统研究中的应用

作者:Aigtek 阅读数:0 发布时间:2023-05-29 09:21:02

实验名称:功率放大器干耦合超声信号检测系统研究中的应用

研究方向超声波检测

实验内容:

干耦合超声波检测由于耦合方式不同,所使用的探头与常规超声探头不同,其结构主要包括压电陶瓷振子、变幅杆、匹配电路和外部工装。探头的核心部件是三叠片压电陶瓷振子,该振子中间为金属圆盘,两边为压电陶瓷片,这种结构可明显改善探头的机械和机电耦合性能。

外加电场方向与一个压电陶瓷圆片极化方向相同,而与另一个圆片的极化方向相反,当振子受外场激励时,一个圆片产生伸张效应,另一个产生收缩应变,结果就使整个双层圆片发生弯曲应变

实验设备:

ATA-4051高压功率放大器信号发生器、示波器

 图片1der.png

实验过程

检测时,两探头置于试件缺陷区域的两侧,并通过相同质量块进行加压固定,使探头中压电陶瓷片、前端变幅杆及被检测试件之间接触良好。该方法采用双探头一发一收检测方式,发射探头产生的超声波经被检测材料被接收探头接收,并在示波器上显示,根据接收信号幅值、能量及频谱等参数对缺陷进行定征。干耦合探头前端使用了细长的变幅杆,和结构近似于点接触,这种接触方式势将会使超声波的入射效率大为降低,而且造成严重的能量损失,主要包括能量的衰减和能量的泄露两种。

单层薄板结构中Lamb波主要在上下表面之间传播,假设板的厚度保持不变,超声波能量的衰减由传播距离L决定,其表达式为QL=Q0e-2αL

激励波形不同,检测过程中激发的超声Lamb波频带带宽和周期数不同,而这些都是影响损伤检测的重要因素

由于压电陶瓷片是一个弹性体,因此存在谐振频率。当外界作用的频率等于谐振频率时,压电陶瓷片就产生机械谐振,谐振时振子的振幅最大,弹性能量也最大。

不同波数的选取对检测结果的影响很大,对于低于200kHz的Lamb波,每个周期模态的时间相对较长,因而不易选取周期数较多的信号,否则较容易与回波信号叠加在一起不利于分析。

实验结果:

1)干耦合超声检测过程中,脱粘和未脱粘区域能量泄露存在区别,可以根据接收检测信号的能量来判断缺陷的存在与否。

2)不同激励信号作用于干耦合超声波探头,导致检测信号的中心频率、带宽、能量集中性等都有所不同,引入的品质因数Q值和能量E值可作为选择最优激励信号的依据。

 微信截图_20220831141311.png

3)针对不同的检测对象,选用的激励波形、波数、频率等参数都有所不同,对于玻璃纤维/丁腈橡胶两层粘接板,宜选用5周期汉宁窗调制正弦波作为干耦合超声检测的激励波形。

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4)由于结构中超声Lamb波传播过程比较复杂,影响接收信号能量、带宽等特征参数的因素很多,比如边界、试件中界面的波形转换等,下一步需对这些问题进行更深入的分析。

放大器在该实验中发挥的效能将函数发生器中的电压信号放大

功率放大器ATA-4051参数指标:

ATA-4051.png

本文实验素材由西安安泰电子整理发布,西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器功率信号源前置微小信号放大器高精度电压源高精度电流源功率放大器模块等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业,为用户提供具有竞争力的测试方案,Aigtek 已经成为在业界拥有广泛产品线,且具有相当规模的仪器设备供应商,样机都支持免费试用。如想了解更多实验方案,请持续关注安泰电子官网www.aigtek.com


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