實驗名稱：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

實驗內(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。對入射在彎管上的低頻縱模進(jìn)行了實例研究，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驗。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：信號發(fā)生器；功率放大器Aigtek ATA-3080；信號處理系統(tǒng)；自主設(shè)計的傳感器；自主設(shè)計的信號接收和調(diào)理裝置

放大器型號：ATA-3080功率放大器

實驗過程：測試管與“雙正交關(guān)系的數(shù)值驗證”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)生器產(chǎn)生5周期30kHz的音脈沖串，隨后由高壓功率放大器（Aigtek ATA-3080）放大。然后，將放大信號發(fā)送到發(fā)射換能器，以激發(fā)管道中的縱向?qū)РāＨ鯇?dǎo)波信號由接收換能器感測，并在由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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70 mm、寬度為5 mm、厚度為0.15 mm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40 fnger電磁線圈纏繞在貼片上，用于傳輸和接收信號。

測試結(jié)果："L（0,1）彎曲反射明顯位于兩個連續(xù)末端反射的中間，這是因為彎曲位于管道的中間。還觀察到模式轉(zhuǎn)換F（1,1），這可以簡單地通過其傳播時間來證實。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）之間的時間差為~0.33毫秒。對于一個往返行程，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之間的理論時間差為0.3 ms，與實驗結(jié)果吻合良好。

 

圖中第一個 L（0,1）彎曲反射與第一個 L端部反射的振幅比為~0.2。在該脈沖回波實驗配置中，圖中的第一個彎曲反射實際上是第二個彎曲反射，因為第一個彎曲反射被初始脈沖掩蓋，無法區(qū)分。因此，第一個L（0,1）彎曲反射也由兩個L（1,0）彎曲反射組成。因此，約10%的入射L（0,1）模式由彎曲反射?？傊@著的反射L（0,1）和模式轉(zhuǎn)換F（1,1）模式在彎曲處散射，且約10%的入射L（0，1）模式由彎曲反射的實驗結(jié)果與數(shù)值模擬吻合良好，從而驗證了理論預(yù)測。"

放大器在該實驗中發(fā)揮的效能：提高激發(fā)信號功率

功率放大器ATA-3080功率放大器參數(shù)指標(biāo)：

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