實驗名稱：螺旋載荷下管中彎曲模態(tài)導(dǎo)波激勵方法分析

實驗內(nèi)容：本文首先基于簡正模態(tài)展開方法，從理論上分析了管道在螺旋切向載荷下的激勵響應(yīng)，推導(dǎo)了螺旋載荷下彎曲模態(tài)的激勵幅值公式，進(jìn)一步研究了目標(biāo)模態(tài)、螺旋夾角、載荷施加方式和激勵頻率等對目標(biāo)模態(tài)純凈度的影響，總結(jié)了螺旋載荷下管中純凈彎曲模態(tài)的激勵方法，最后給出了案例分析。。基于磁致伸縮效應(yīng)，設(shè)計了彎曲模態(tài)螺旋激勵實驗。實驗結(jié)果與有限元數(shù)值模擬及理論推導(dǎo)結(jié)果相吻合，進(jìn)一步驗證本文理論推導(dǎo)的正確性和可行性。

研究方向：無損檢測

測試設(shè)備：波形信號發(fā)生器、ATA-3080功率放大器、磁致伸縮導(dǎo)波傳感器、信號調(diào)理模塊和信號采集設(shè)備。

實驗過程：

圖：實驗裝置圖

實驗裝置包括任意波形信號發(fā)生器、ATA-3080功率放大器、磁致伸縮導(dǎo)波傳感器、信號調(diào)理模塊和信號采集設(shè)備。實驗過程如下：

首先，任意波形信號發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號，信號通過功率放大器（Aigtek ATA-3080）放大后，流經(jīng)磁致伸縮導(dǎo)波傳感器的激勵線圈。由于磁致伸縮效應(yīng)，傳感器對管道施加作用力，激勵出超聲導(dǎo)波。在管道一端，鐵鈷合金條帶用環(huán)氧樹脂膠水螺旋狀黏貼，螺旋夾角12.8°，條帶寬20mm、厚0.15mm。漆包線（直徑0.8mm）纏繞30匝，永磁體沿螺旋方向均勻置。產(chǎn)生垂直于條帶軸的交變磁場。此配置激勵管道中的剪切波。回波信號通過磁致伸縮導(dǎo)波傳感器接收，信號經(jīng)過微弱信號調(diào)理模塊（包括前置放大和濾波），然后傳送至信號采集設(shè)備（NIPXIe-1082）。信號采集設(shè)備用于顯示和后期處理。信號接收裝置使用四分之一圓周面的鐵鈷合金條帶，覆蓋管道環(huán)境的四分之一，減少軸對稱模態(tài)的干擾。接收換能器同樣纏繞30匝漆包線，用于剪切應(yīng)變傳感。通過以上步驟，實驗可以有效地激勵和檢測管道中的超聲導(dǎo)波，分析彎曲模態(tài)導(dǎo)波的特性。

實驗結(jié)果：

圖：實驗結(jié)果

實驗結(jié)果與解析計算以及仿真模擬的結(jié)果相吻合，驗證了有限元模擬的準(zhǔn)確性，同時也進(jìn)一步說明了理論分析的正確性和螺旋載荷下管中純凈彎曲模態(tài)激勵方法的可行性。

功率放大器推薦：ATA-3080C

圖：ATA-3080C功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇