實(shí)驗(yàn)名稱：壓電超聲導(dǎo)波無損檢測實(shí)驗(yàn)

研究方向：作為現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中不可或缺的輸送工具，管道在石油化工、發(fā)電系統(tǒng)、鋼鐵冶金、核工業(yè)等眾多領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。管道壁厚是評估管道結(jié)構(gòu)健康程度的重要參數(shù)。為確保管道系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必須對管道壁厚進(jìn)行定期檢測或長期在線監(jiān)測。隨著工業(yè)技術(shù)和生產(chǎn)要求的不斷提高，常規(guī)的管道壁厚檢測方法如超聲法、漏磁法、渦流法等傳統(tǒng)檢測方法在面對高溫高壓等復(fù)雜工況時(shí)，在適應(yīng)性和精度上逐漸顯露出局限和不足之處。因此，開發(fā)更準(zhǔn)確和高效的管道壁厚檢測技術(shù)成為當(dāng)前研究的焦點(diǎn)。而基于超聲導(dǎo)波的無損檢測方法通過將超聲波引導(dǎo)到管壁內(nèi)部，能夠準(zhǔn)確全面地評估管道的腐蝕、缺陷等結(jié)構(gòu)健康狀況，這種方法使得對特殊工況(例如高溫高壓環(huán)境)下的管道壁厚進(jìn)行檢測和長期監(jiān)測成為可能。相較于超聲導(dǎo)波中的Lamb波，水平剪切波在平板和管道結(jié)構(gòu)中具有模態(tài)轉(zhuǎn)換少、不易頻散和不易衰減的特點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)使得SH波成為更加理想的研究對象，并在近年來的高溫厚度檢測領(lǐng)域受到國內(nèi)外研究者越來越多的關(guān)注。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證SH波在實(shí)際條件下的傳播特性，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)做論證和鋪墊。

測試設(shè)備：高壓放大器、信號發(fā)生器、示波器、不銹鋼矩形波導(dǎo)條、激發(fā)探頭、接收探頭等。

實(shí)驗(yàn)過程：將四臺(tái)ATA-2022B高壓放大器進(jìn)行級聯(lián)，通過信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號至四臺(tái)高壓放大器8個(gè)信號輸入端，四臺(tái)放大器可同步控制，設(shè)置主機(jī)參數(shù)同時(shí)三臺(tái)從機(jī)同步主機(jī)參數(shù)設(shè)置從而控制高壓放大器8個(gè)通道的輸出。經(jīng)由高壓放大器將激勵(lì)信號的峰峰值無失真地放大后得到幅值為200Vpp，頻率500kHz的信號加載到激勵(lì)探頭，八組信號有時(shí)間延遲，施加到壓電陣列上可以激發(fā)出指定模態(tài)的導(dǎo)波，同時(shí)用示波器觀察接受探頭的信號，研究導(dǎo)波在波導(dǎo)條中的傳輸特性。

實(shí)驗(yàn)框圖：

圖1：壓電超聲導(dǎo)波無損檢實(shí)驗(yàn)框圖

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖2：激勵(lì)接收信號圖

為了便于觀察接收信號曲線，將0~130μs時(shí)域區(qū)間內(nèi)的信號曲線進(jìn)行局部放大處理，得到如圖2所示的激勵(lì)信號與首次接收信號的曲線圖像。根據(jù)激勵(lì)信號與首次接收信號峰值對應(yīng)的時(shí)間間隔，可以計(jì)算出實(shí)驗(yàn)激勵(lì)所得SH0導(dǎo)波波速為3134.18m/s。

選擇該高壓放大器的原因：可實(shí)現(xiàn)主從機(jī)級聯(lián)、多通道輸出、電壓精準(zhǔn)度高、帶寬高、輸出波形好、操作簡單、調(diào)節(jié)方便。

高壓放大器推薦：ATA-2022B

圖：ATA-2022B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇