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ATA-2022B高壓放大器在耐壓結(jié)構(gòu)損傷識別系統(tǒng)中的應(yīng)用

更新時間:2025-03-26      瀏覽次數(shù):109

  實驗名稱:耐壓結(jié)構(gòu)損傷識別系統(tǒng)的搭建

  研究方向:將基于Lamb波的結(jié)構(gòu)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(diào)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(luò)來實現(xiàn)Lamb波的激勵和接收,壓電傳感器將電壓信號轉(zhuǎn)換為振動信號并帶動被測結(jié)構(gòu)一起振動,接收器則將接收到的結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,并通過數(shù)據(jù)采集部分來進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理。

  測試設(shè)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:

試驗流程示意圖

  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(diào)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(diào)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(zhuǎn)換導(dǎo)入任意函數(shù)發(fā)生器中,由此作為激勵信號,為使輸出結(jié)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(jìn)行放大后輸出,并通過Labview編寫程序進(jìn)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。

試驗平臺

  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(jìn)行電壓信號的放大,信號采集所用設(shè)備為數(shù)據(jù)采集卡,所用傳感器為壓電陶瓷片,被測結(jié)構(gòu)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(dǎo)入任意波形發(fā)生器后進(jìn)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(jìn)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(dǎo)線焊接引出正負(fù)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(dá)到最佳效果。壓電陶瓷片直徑10mm,厚度1mm,最大驅(qū)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(jié)構(gòu)上的接收傳感器,作為接收信號使用。

  實驗結(jié)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(dá)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(jié)果和算法的有效性。從結(jié)果可以看出損傷的成像效果較好,實際損傷和成像結(jié)果重合率可達(dá)81.3%,為結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)在工程應(yīng)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(biāo)參數(shù)

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