實(shí)驗(yàn)名稱(chēng):基于應(yīng)力導(dǎo)波的缺陷檢測(cè)的研究
研究方向:無(wú)損檢測(cè)、缺陷定位
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>基于壓電傳感法進(jìn)行導(dǎo)管缺陷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)研究,探究壓電傳感法檢測(cè)導(dǎo)管缺陷的可行性,
測(cè)試設(shè)備:ATA-8202射頻功率放大器,信號(hào)發(fā)生器,試件,示波器
實(shí)驗(yàn)過(guò)程:作為驅(qū)動(dòng)器的PZT環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力波,應(yīng)力波在結(jié)構(gòu)中傳播并被作為傳感器的PZT壓電片接收,當(dāng)結(jié)構(gòu)有缺陷時(shí),應(yīng)力波傳播的能量會(huì)減小,PZT壓電片接收到的應(yīng)力波信號(hào)與無(wú)缺陷狀態(tài)下的應(yīng)力波信號(hào)相比會(huì)減弱,缺陷程度的增加會(huì)相應(yīng)地導(dǎo)致接收應(yīng)力波能量的減弱,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)缺陷的檢測(cè)。
![實(shí)驗(yàn)原理圖](https://file1.elecfans.com/web2/M00/03/A1/wKgZombFYnyAXxRHAADW5vleyb4719.png)
圖:實(shí)驗(yàn)原理圖
實(shí)驗(yàn)裝置由信號(hào)發(fā)生器與示波器、ATA-8202功率放大器和各類(lèi)試件組成,本實(shí)驗(yàn)選用長(zhǎng)度方向變形的壓電片和厚度方向變形的壓電環(huán),將16片壓電片并聯(lián)貼滿(mǎn)管道試件,壓電環(huán)套在管道一頭。從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在導(dǎo)波檢測(cè)中存在一個(gè)有效頻帶范圍,缺陷檢測(cè)最佳頻率為25KHz-100KHz,在作為激勵(lì)器的壓電陶瓷傳感器端輸入幅值為10V的正弦激勵(lì)信號(hào),而通過(guò)壓電材料產(chǎn)生超聲導(dǎo)波需要200Vpp左右的電壓信號(hào),因此需要功率放大器運(yùn)行壓電環(huán)產(chǎn)生應(yīng)力波并在管道試件中傳播,會(huì)被作為接收端壓電傳感器所感知,由正壓電效應(yīng),采集的應(yīng)力波信號(hào)將被轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),采集接收端壓電傳感器響應(yīng)電壓信號(hào)到示波器,通過(guò)對(duì)比信號(hào)的前后差異即可得到管道的缺陷信息。
![實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖](https://file1.elecfans.com/web2/M00/03/A1/wKgZombFYn2ASYNUAANUt7neoMA912.png)
圖:實(shí)驗(yàn)設(shè)備圖
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
接收端壓電傳感器采集的應(yīng)力波信號(hào)如下圖三、四、五、六所示。
![不同頻率的入射信號(hào)在完好管道中測(cè)試信號(hào)](https://file1.elecfans.com/web2/M00/04/8D/wKgaombFYnyAB5uBAAGLHZDrKjk418.png)
圖三:不同頻率的入射信號(hào)在完好管道中測(cè)試信號(hào)
![特定頻率下、不同周期信號(hào)檢測(cè)管道缺陷的測(cè)試結(jié)果](https://file1.elecfans.com/web2/M00/03/A1/wKgZombFYnyARBhfAALfmwnoipk464.png)
圖四:特定頻率下、不同周期信號(hào)檢測(cè)管道缺陷的測(cè)試結(jié)果
![選擇頻率不當(dāng)時(shí)導(dǎo)致缺陷識(shí)別失敗](https://file1.elecfans.com/web2/M00/04/8D/wKgaombFYnyAQzBSAAEpxS748aI009.png)
圖五:選擇頻率不當(dāng)時(shí)導(dǎo)致缺陷識(shí)別失敗
由上圖可知,激勵(lì)信號(hào)的周期數(shù)和頻率對(duì)測(cè)試結(jié)果也同樣具有決定性作用,在5周期激勵(lì)信號(hào)時(shí)入射信號(hào)中彎曲模態(tài)明顯,周期數(shù)的選擇應(yīng)該結(jié)合檢測(cè)管道的長(zhǎng)度考慮,在保證回波信號(hào)不與入射信號(hào)混疊時(shí),大周期信號(hào)更適合于檢測(cè)缺陷。當(dāng)選擇頻率不當(dāng)時(shí),很有可能漏判缺陷信息,同時(shí)高頻信號(hào)還會(huì)導(dǎo)致高階彎曲模態(tài)的出現(xiàn),因此,基于導(dǎo)波的缺陷檢測(cè),在利用頻散曲線(xiàn)確定了頻率的大致范圍外,在實(shí)測(cè)中還應(yīng)該通過(guò)改變測(cè)試頻率以獲得最佳的測(cè)試效果。在確定好特定頻率,特定周期數(shù)后的測(cè)試結(jié)果如圖六所示,可以很明顯的檢測(cè)出管道的缺陷。
![圖六:最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果](https://file1.elecfans.com/web2/M00/04/8D/wKgaombFYn2ALSPoAAFcCmwqgag285.png)
圖六:最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果
選擇該功率放大器的原因:電壓精準(zhǔn)度高、帶寬高、輸出波形好、操作簡(jiǎn)單。
西安安泰電子是專(zhuān)業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、射頻功率放大器、功率放大器模塊、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(cè)量?jī)x器研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的高科技企業(yè),為用戶(hù)提供具有競(jìng)爭(zhēng)力的測(cè)試方案。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn),且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商,樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。
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信號(hào)發(fā)生器
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缺陷定位
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無(wú)損檢測(cè)
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