高壓功率放大器在材料損傷非線性振動聲調(diào)制檢測試驗中的應(yīng)用

　　實驗名稱：

　　功率放大器在材料損傷非線性振動聲調(diào)制檢測試驗中的應(yīng)用

　　研究方向：

　　材料探傷、非線性振動聲調(diào)制

　　測試設(shè)備：

　　信號發(fā)生器、ATA-2041高壓放大器、多功能測試儀、PZT壓電片等

　　實驗內(nèi)容：

　　振動聲調(diào)制技術(shù)是一種對微小缺陷有著較強(qiáng)靈敏度的非線性超聲無損檢測技術(shù)，通過同時向被檢結(jié)構(gòu)輸入大振幅低頻信號（通常來自沖擊力錘、激振器、疊堆式壓電陶瓷等）與高頻超聲信號（通常來自壓電晶片），并使用壓電晶片或激光測振儀對信號進(jìn)行采集。若試樣中存在缺陷，低頻振動會使缺陷的接觸狀況發(fā)生改變并調(diào)制高頻超聲信號，通過分析調(diào)制邊頻與主頻的比例來判斷結(jié)構(gòu)是否存在缺陷。

　　此方法不受待測結(jié)構(gòu)形狀限制，且具有設(shè)備要求低、檢測速度快、檢測靈敏度高于常規(guī)超聲檢測等優(yōu)點，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)及大型結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端的檢測提供了新思路基于以上特點，將非線性振動聲調(diào)制檢測技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料的低速沖擊損傷檢測，具有重要的研究意義。非線性振動聲調(diào)制技術(shù)需在試樣的模態(tài)頻率處進(jìn)行低頻激勵才會產(chǎn)生較強(qiáng)的調(diào)制效應(yīng)，故頻率選取會對檢測結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

　　實驗結(jié)果：

　　本文使用非線性振動聲調(diào)制技術(shù)對含沖擊損傷復(fù)合材料層板進(jìn)行檢測，對激勵信號的合理選取進(jìn)行了相應(yīng)研究，主要結(jié)論如下：

　?。?）非線性振動聲調(diào)制技術(shù)通過高頻超聲與低頻振動在結(jié)構(gòu)中的相互作用，會產(chǎn)生調(diào)制邊頻，通過調(diào)制系數(shù)ＭＩ判斷調(diào)制效應(yīng)的大小以判斷試樣是否存在缺陷。通過合理選取激勵頻率與幅值，此技術(shù)能夠有效判別復(fù)合材料中是否存在沖擊損傷缺陷，且與超聲Ｃ掃描結(jié)果趨勢一致。

　　選取任意波形時試樣的調(diào)制系數(shù)

　?。?）試樣的調(diào)制系數(shù)隨電壓呈近似線性增長趨勢，不同振動模態(tài)下產(chǎn)生的調(diào)制效應(yīng)各不相同，合理選取超聲頻率及振動模態(tài)將有利于區(qū)分缺陷，文中選擇特定超聲頻率、第５階振動模態(tài)及較小的低頻激勵幅值即可較易分辨缺陷試樣。

　　各樣式判定系數(shù)

　?。?）材料自身及試驗系統(tǒng)引入的非線性會對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響，如何將其影響降至最小以及如何對各層板間的損傷大小進(jìn)行檢測與定量分析值得進(jìn)一步探討與研究。

　　功率放大器在該實驗中的作用：成功驅(qū)動壓電陶瓷，放大電壓信號

　　ATA-2041高壓放大器參數(shù)：