【西安安泰電子】功率放大器在管道超聲導(dǎo)波無損檢測研究中的應(yīng)用

　　實(shí)驗(yàn)名稱：功率放大器在管道超聲導(dǎo)波無損檢測研究中的應(yīng)用

　　研究方向：管道超聲導(dǎo)波無損檢測研究

　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：利用簡正模態(tài)展開法研究了波導(dǎo)在彎管中的散射。首先，推導(dǎo)了彎管中簡正模態(tài)的雙正交關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，用兩部分的簡正模態(tài)展開直管和彎曲部分之間界面處的位移場和應(yīng)力場。然后，基于位移和應(yīng)力費(fèi)爾德連續(xù)性原理，將散射問題視為傳遞矩陣的本征問題，其解給出了界面處的模式轉(zhuǎn)換。對(duì)入射在彎管上的低頻縱模進(jìn)行了實(shí)例研究，發(fā)現(xiàn)主導(dǎo)模式轉(zhuǎn)換為L（0,1）反射和從L（0.1）到F（1,1）的模式轉(zhuǎn)換。還進(jìn)行了有限元模擬和實(shí)驗(yàn)。L（0,1）彎曲反射和模式轉(zhuǎn)換F（1,1）清晰可見，與理論預(yù)測一致。對(duì)導(dǎo)波在彎管中的模態(tài)轉(zhuǎn)換進(jìn)行研究，為管道無損檢測工程化打下基礎(chǔ)

　　測試目的：研究彎管導(dǎo)波模態(tài)轉(zhuǎn)變換特性

　　測試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器RigolDG1022；功率放大器AigtekATA-3080；信號(hào)處理系統(tǒng)NIPXIe-1082；自主設(shè)計(jì)的傳感器；自主設(shè)計(jì)的信號(hào)接收和調(diào)理裝置

　　放大器型號(hào):AigtekATA-3080

　　實(shí)驗(yàn)過程：測試管與“雙正交關(guān)系的數(shù)值驗(yàn)證"部分中使用的相同；該不銹鋼管通過熱彎曲在其中間彎曲90°。由任意函數(shù)發(fā)生器（RigolDG1022）產(chǎn)生5周期30kHz的音脈沖串，隨后由高壓功率放大器（AigtekATA-3080）放大。然后，將放大信號(hào)發(fā)送到發(fā)射換能器，以激發(fā)管道中的縱向?qū)Р?。弱?dǎo)波信號(hào)由接收換能器感測，并在由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（NI-PXIe-1082）采集之前進(jìn)行預(yù)放大和高通濾波。發(fā)射和接收傳感器放置在管道的同一端。采用磁致伸縮貼片換能器。四條長度為70mm、寬度為5mm、厚度為0.15mm的預(yù)磁化鐵鈷合金條在圓周上等距排列，并用環(huán)氧樹脂膠縱向粘合在管道上。一個(gè)40fnger電磁線圈纏繞在貼片上，用于傳輸和接收信號(hào)。

　　測試結(jié)果："L（0,1）彎曲反射明顯位于兩個(gè)連續(xù)末端反射的中間，這是因?yàn)閺澢挥诠艿赖闹虚g。還觀察到模式轉(zhuǎn)換F（1,1），這可以簡單地通過其傳播時(shí)間來證實(shí)。L（0,1）端反射（圖10中的波形1）與其連續(xù)F（1,1）波形（圖10的波形2）之間的時(shí)間差為~0.33毫秒。對(duì)于一個(gè)往返行程，入射L（0,1）兩次（前后）穿過彎道，因此從L（0.1）到F（1,1）的模式轉(zhuǎn)換發(fā)生兩次。波形2是L（0,1）模式傳播回來時(shí)的散射F（1,1）模。根據(jù)色散曲線（見圖2），波形1和2之間的理論時(shí)間差為0.3ms，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。

　　放大器在該實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的效能：提高激發(fā)信號(hào)功率

　　功率放大器ATA-3080參數(shù)指標(biāo)：