實驗名稱：耐壓結構損傷識別系統(tǒng)的搭建

研究方向：將基于Lamb波的結構損傷識別系統(tǒng)分為Lamb波的激勵、信號的采集、信號的后處理三大部分。首先通過計算機將調制好的Lamb波輸入任意函數(shù)發(fā)生器中，然后通過功率放大器將電壓提高至一定值，通過壓電傳感器網(wǎng)絡來實現(xiàn)Lamb波的激勵和接收，壓電傳感器將電壓信號轉換為振動信號并帶動被測結構一起振動，接收器則將接收到的結構振動響應信號轉換為電壓信號，并通過數(shù)據(jù)采集部分來進行數(shù)據(jù)的分析和處理。

測試設備：ATA-2022B高壓放大器、任意函數(shù)發(fā)生器、示波器、數(shù)據(jù)采集卡等。

實驗過程：

圖1：試驗流程示意圖

試驗流程如圖1所示，激勵信號選取五周期經(jīng)漢寧窗調制后的正弦波，因為任意函數(shù)發(fā)生器不能直接輸入五周期的漢寧窗調制的正弦波，于是我們選擇軟件編寫Lamb波波形，并通過格式轉換導入任意函數(shù)發(fā)生器中，由此作為激勵信號，為使輸出結果大于示波器的最小量程從而避免示波器無法有效顯示信號的情況，通過功率放大器對信號進行放大后輸出，并通過Labview編寫程序進行數(shù)據(jù)采集和信號處理。根據(jù)實驗流程圖所搭建實驗平臺如圖2所示。

圖2：試驗平臺

搭建實驗平臺，本次實驗使用任意函數(shù)發(fā)生器來獲得所需要的Lamb波，并通過高壓放大器來進行電壓信號的放大，信號采集所用設備為數(shù)據(jù)采集卡，所用傳感器為壓電陶瓷片，被測結構為600×600×2mm的6061鋁合金板。

首先通過軟件編輯五周期中心頻率200khz的Lamb波，導入任意波形發(fā)生器后進行雙通道輸出，任意函數(shù)發(fā)生器的最大輸出電壓為10v，通道一連接到示波器上進行接收波形的對比定位，通道二經(jīng)過高壓放大器放大10倍后，連接到激勵壓電陶瓷片上，壓電陶瓷片用快干膠粘貼在打磨過的鋁合金板上，并通過導線焊接引出正負極。壓電陶瓷片粘貼時需注意膠水涂抹均勻并按壓30秒，等待數(shù)小時后達到最佳效果。壓電陶瓷片直徑10mm，厚度1mm，最大驅動電壓200v/mm，示波器選擇通道一用于顯示任意函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的激勵信號，二三四通道則用于連接待測結構上的接收傳感器，作為接收信號使用。

實驗結果：

驗證了基于橢圓軌跡法的損傷定位方法，獲取回波信號并讀取因損傷產(chǎn)生回波波峰所到達時間，從而定位出損傷所在位置，同時基于概率損傷成像算法實現(xiàn)了對損傷的成像，并通過實驗驗證有限元結果和算法的有效性。從結果可以看出損傷的成像效果較好，實際損傷和成像結果重合率可達81.3%，為結構損傷識別技術在工程應用中提供了參考。

?功率放大器推薦：ATA-2022B

圖：ATA-2022B高壓放大器指標參數(shù)

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審核編輯 黃宇