功率放大器在管道螺旋導(dǎo)波信號測量實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)名稱：功率放大器在管道螺旋導(dǎo)波信號測量實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測量沿著管道壁面以螺旋方式行進(jìn)的準(zhǔn)lamb導(dǎo)波，研究其傳播規(guī)律。
研究方向：管道導(dǎo)波無損檢測
測試設(shè)備：信號發(fā)生器，ATA-2022B高壓放大器、縱波直探頭、PZT、示波器、計(jì)算機(jī)等
實(shí)驗(yàn)過程：
管道在壁厚與半徑的比值小于10%時(shí)，可以近似認(rèn)為Lamb導(dǎo)波傳播規(guī)律與平板近似，但是由于管道的周向連續(xù)性，導(dǎo)波會(huì)全向傳播，以螺旋傳播的方式行進(jìn)。在實(shí)驗(yàn)時(shí)，設(shè)計(jì)激勵(lì)函數(shù)通過信號發(fā)生器實(shí)現(xiàn)激勵(lì)，并經(jīng)過功率放大器放大，從而在管道表面激發(fā)出lamb波，在另一端設(shè)計(jì)接收陣列，依次測量陣列中每一個(gè)接收探頭的信號，尋找傳播規(guī)律與理論進(jìn)行對比。
本次實(shí)驗(yàn)選用功率放大器型號為ATA-2022B高壓放大器,可以實(shí)現(xiàn)1MHz以內(nèi)信號的電壓放大，實(shí)驗(yàn)時(shí)信號發(fā)生器生成5周期漢寧窗調(diào)制的余弦信號，中心頻率為200kHz，僅依靠信號發(fā)生器最大輸出電壓雖可以驅(qū)動(dòng)壓電換能器，但信號過于微弱，不利于接收端的采集，因此，功率放大器是其中的必須產(chǎn)品。在實(shí)驗(yàn)完成的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了基于字典重構(gòu)的信號分離算法，將螺旋導(dǎo)波的重疊信號進(jìn)行分離，對分離信號進(jìn)行定量化分析。
螺旋形導(dǎo)波沿管壁傳播的示意圖。管壁螺旋導(dǎo)波測量實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
測量了接收陣列中的16組螺旋導(dǎo)波接收信號，其傳播規(guī)律可以通過在平板上規(guī)劃路徑來進(jìn)行預(yù)測。在采集信號的基礎(chǔ)上，對無損管道和包含缺陷的管道的重疊信號進(jìn)行了分離，關(guān)于誤差的定量化分析驗(yàn)證了這一分離算法的有效性。
（a)螺旋導(dǎo)波原始接收信號；（b）基于字典重建的重構(gòu)信號；（c）-（h)分離出來的單一分量導(dǎo)波信號。
（a)從原始信號中分離出來的A0模態(tài)信號（包含無損信號和缺陷信號）；(b)從原始信號中分離出來的S0模態(tài)信號（包含無損信號和缺陷信號）。
Aigtek安泰高壓放大器在本次實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的作用：放大信號發(fā)生器的激勵(lì)信號，提供足夠大的電壓從而驅(qū)動(dòng)PZT產(chǎn)生螺旋導(dǎo)波
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