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高壓放大器在壓電超聲導波無損檢測實驗中的應用

作者:Aigtek 閱讀數:0 发布时间:2024-05-27 11:36:46

  實驗名稱:壓電超聲導波無損檢測實驗

  研究方向:作爲現代工業領域中不可或缺的輸送工具,管道在石油化工、發電系統、鋼鐵冶金、核工業等衆多領域中發揮著重要作用。管道壁厚是評估管道結構健康程度的重要參數。爲確保管道系統的正常運行,必須對管道壁厚進行定期檢測或長期在線監測。隨著工業技術和生産要求的不斷提高,常規的管道壁厚檢測方法如超聲法、漏磁法、渦流法等傳統檢測方法在面對高溫高壓等複雜工況時,在適應性和精度上逐漸顯露出局限和不足之處。因此,開發更准確和高效的管道壁厚檢測技術成爲當前研究的焦點。而基于超聲導波的無損檢測方法通過將超聲波引導到管壁內部,能夠准確全面地評估管道的腐蝕、缺陷等結構健康狀況,這種方法使得對特殊工況(例如高溫高壓環境)下的管道壁厚進行檢測和長期監測成爲可能。相較于超聲導波中的Lamb波,水平剪切波在平板和管道結構中具有模態轉換少、不易頻散和不易衰減的特點,這些優點使得SH波成爲更加理想的研究對象,並在近年來的高溫厚度檢測領域受到國內外研究者越來越多的關注。

  實驗目的:驗證SH波在實際條件下的傳播特性,爲後續實驗做論證和鋪墊。

  測試設備:高壓放大器、信號發生器、示波器、不鏽鋼矩形波導條、激發探頭、接收探頭等。

  實驗過程:將四台ATA-2022B高壓放大器進行級聯,通過信號發生器産生脈沖信號至四台高壓放大器8個信號輸入端,四台放大器可同步控制,設置主機參數同時三台從機同步主機參數設置從而控制高壓放大器8個通道的輸出。經由高壓放大器將激勵信號的峰峰值無失真地放大後得到幅值爲200Vpp,頻率500kHz的信號加載到激勵探頭,八組信號有時間延遲,施加到壓電陣列上可以激發出指定模態的導波,同時用示波器觀察接受探頭的信號,研究導波在波導條中的傳輸特性。

  實驗框圖:

壓電超聲導波无损检实验框图

  圖1:壓電超聲導波無損檢實驗框圖

  實驗結果:

激励接收信号图

  圖2:激勵接收信號圖

  爲了便于觀察接收信號曲線,將0~130μs時域區間內的信號曲線進行局部放大處理,得到如圖2所示的激勵信號與首次接收信號的曲線圖像。根據激勵信號與首次接收信號峰值對應的時間間隔,可以計算出實驗激勵所得SH0導波波速爲3134.18m/s。

  選擇該高壓放大器的原因:可實現主從機級聯、多通道輸出、電壓精准度高、帶寬高、輸出波形好、操作簡單、調節方便。

  高壓放大器推薦:ATA-2022B

ATA-2022B高壓放大器指標參數

  圖:ATA-2022B高壓放大器指標參數

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