前言

鋼管結(jié)構(gòu)在工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。應(yīng)力導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)失效可能會對設(shè)備安全產(chǎn)生重大影響。因此，有效的應(yīng)力監(jiān)測是一個至關(guān)重要的研究領(lǐng)域。受超聲導(dǎo)波多頻率和多模態(tài)特性的限制，基于超聲導(dǎo)波的傳統(tǒng)應(yīng)力測量方法的局限性在于缺乏對多模態(tài)融合信號及應(yīng)力測量影響的系統(tǒng)分析。

為了探究最優(yōu)的導(dǎo)波應(yīng)力測量策略，來自哈爾濱工業(yè)大學(xué)儀器科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的研究團隊，基于聲彈性原理，提出了一種預(yù)應(yīng)力鋼管中縱向?qū)Р▊鞑サ臄?shù)學(xué)模型。該研究成果發(fā)表在知名無損檢測研究國際期刊《NDT and E International》中，今天Aigtek就給大家深入分享一下。

實驗名稱：

ATA-2041高壓放大器在基于導(dǎo)波的管道軸向應(yīng)力測量實驗中的應(yīng)用

實驗方向：

管道無損檢測、導(dǎo)波、壓電超聲、應(yīng)力測量

實驗設(shè)備：

ATA-2041高壓放大器、信號發(fā)生器，示波器、拉伸試驗機、壓電換能器陣列、上位機等

實驗內(nèi)容：

本實驗使用ATA-2041高壓放大器對壓電換能器陣列進行激勵，在管道上產(chǎn)生L(0,2)模態(tài)導(dǎo)波。利用導(dǎo)波在應(yīng)力下聲速變化的特性來測量管道應(yīng)力，第一次實現(xiàn)了國產(chǎn)功率放大器在應(yīng)力測量領(lǐng)域的應(yīng)用。

實驗過程：

使用信號發(fā)生器產(chǎn)生高斯脈沖，將高斯脈沖送入ATA-2041高壓放大器中進行無失真的脈沖放大，得到高壓脈沖信號。由于ATA-2041高壓放大器優(yōu)異的線性放大功能，高壓信號可以保證具有與信號發(fā)生器中編輯信號完全一致的信號特征，從而保證縱向?qū)Рㄋ桀l帶范圍的模態(tài)被準(zhǔn)確激勵。進一步地利用所激勵的導(dǎo)波檢測應(yīng)力。

實驗結(jié)果：

利用ATA-2041高壓放大器激勵壓電換能器陣列所產(chǎn)生的導(dǎo)波可以準(zhǔn)確地測量鋼管的軸向應(yīng)力。從以下附圖可以看出，接收信號的電壓幅值可達0.1V，說明激勵信號所產(chǎn)生的導(dǎo)波信號具有優(yōu)異的信噪比，這是保證測量結(jié)果一致性好的硬件基礎(chǔ)。

同時從L(0,2)直達波信號的形狀可以得知，功率放大器的線性放大效果好，從實驗角度排除了研究以外的各項誤差對結(jié)果的影響，這是保證分析有效的實驗基礎(chǔ)。

實驗中用到的ATA-2041高壓放大器的參數(shù)指標(biāo)：