前言

鋼管結構在工業領域中應用廣泛。應力導致的結構失效可能會對設備安全產生重大影響。因此，有效的應力監測是一個至關重要的研究領域。受超聲導波多頻率和多模態特性的限制，基于超聲導波的傳統應力測量方法的局限性在于缺乏對多模態融合信號及應力測量影響的系統分析。

為了探究最優的導波應力測量策略，來自哈爾濱工業大學儀器科學與技術學院的研究團隊，基于聲彈性原理，提出了一種預應力鋼管中縱向導波傳播的數學模型。該研究成果發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波的管道軸向應力測量實驗中的應用

實驗方向：

管道無損檢測、導波、壓電超聲、應力測量

實驗設備：

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

實驗內容：

本實驗使用ATA-2041高壓放大器對壓電換能器陣列進行激勵，在管道上產生L(0,2)模態導波。利用導波在應力下聲速變化的特性來測量管道應力，第一次實現了國產功率放大器在應力測量領域的應用。

實驗過程：

使用信號發生器產生高斯脈沖，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高壓放大器優異的線性放大功能，高壓信號可以保證具有與信號發生器中編輯信號完全一致的信號特征，從而保證縱向導波所需頻帶范圍的模態被準確激勵。進一步地利用所激勵的導波檢測應力。

實驗結果：

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

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果的影響，這是保證分析有效的實驗基礎。

實驗中用到的ATA-2041高壓放大器的參數指標：