应用案例

【概述】

中国海洋大学研究团队使用ATA-4014C高压功率放大器。

实验名称：柔性电磁声发射技术对管道的无损检测及弹性模量评估实验

研究方向：超声导波无损检测

实验设备：信号发生器，ATA-4014C高压功率放大器，柔性电磁超声探头，前置放大器，信号采集仪，电脑等。

实验内容：1、柔性EMAT能量转换效率优化实验：探究线圈匝数、线径、提离距离、磁铁层数对EMAT接收信号幅值的影响，以确定最优设计参数。

2、管道弹性模量无损评估实验：使用优化后的EMAT激发L(0,2)模态超声导波，通过时间反转法测量波速，并结合材料频散曲线反演弹性模量。测试对象包括Q235钢、Al6061铝合金和304不锈钢三种管道材料。

实验过程：

图：实验系统框架图

一、柔性EMAT换能效率优化实验

对柔性EMAT换能器施加不同参数的激励信号，确定其最佳设计参数。实验管道为Q235钢材质，长度1.2m，壁厚均匀。通过任意波形发生器产生五周期汉宁窗正弦波激励信号，经高压功率放大器放大后施加于发射EMAT线圈。改变线圈匝数（5~75匝）、线径（0.1~0.8mm）、提离距离（0~10mm）及磁铁层数（1~4层），接收EMAT采集导波信号，通过分析不同参数下接收信号的幅值变化，确定最优换能器参数。二、管道弹性模量非破坏评估实验

实验板材为三种管道材质：Q235钢（标称弹性模量211GPa）、Al6061铝合金（68GPa）和304不锈钢（193GPa），管道长度均为1200mm，厚度2mm。通过信号发生器产生中心频率200kHz的五周期汉宁窗正弦波，经功率放大器放大后，由优化后的柔性EMAT发射L(0,2)模态超声导波。发射EMAT布置于管道左端350mm处，接收EMAT位于发射点下游500mm处。采集传播距离0.5m和1.2m（含端面反射）的时域波形数据。采用时间反转法处理信号，计算导波波速，代入对应材料的速度-弹性模量二次多项式拟合公式，反演估算弹性模量，并与标称值对比验证。

实验结果：

图：实验结果

通过优化EMAT设计（35匝、0.3mm线径、最小提离、4/3层磁铁）可显著提高信噪比。基于L(0,2)导波和时间反转法的弹性模量无损评估方法，对三种典型管道材料的测量误差<1.3%，具有高精度和工程应用潜力。

【推荐产品】：ATA-4014C高压功率放大器

图：ATA-4014C高压功率放大器指标参数

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