實驗名稱：超聲導波(bo)針對均勻腐蝕的無(wu)基準評定方法

　　研究方向：超(chao)聲導波加速(su)腐(fu)蝕

　　測試目的：

　　超聲(sheng)導波(bo)(bo)作(zuo)為一(yi)種(zhong)精準、高效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)無(wu)(wu)損檢測技術(shu)已被諸多學者運(yun)用(yong)(yong)(yong)于土(tu)木工(gong)程(cheng)構件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)監(jian)測中(zhong)。目前采用(yong)(yong)(yong)具有不同能量密(mi)度(du)(du)(du)分布特(te)征的(de)(de)(de)(de)(de)(de)導波(bo)(bo)進行鋼(gang)(gang)筋混(hun)凝土(tu)構件(jian)剝(bo)離(li)(li)和坑蝕(shi)兩種(zhong)損傷(shang)(shang)(shang)模(mo)式的(de)(de)(de)(de)(de)(de)定性(xing)識(shi)(shi)別(bie)；將分形(xing)理論運(yun)用(yong)(yong)(yong)于腐蝕(shi)監(jian)測；運(yun)用(yong)(yong)(yong)缺(que)陷(xian)回波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)幅(fu)值信息(xi)(xi)對鋼(gang)(gang)絞線外圍鋼(gang)(gang)絲及中(zhong)心鋼(gang)(gang)絲的(de)(de)(de)(de)(de)(de)缺(que)陷(xian)深度(du)(du)(du)進行識(shi)(shi)別(bie)；論證(zheng)了纜索(suo)中(zhong)鋼(gang)(gang)絲間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)接觸會導致模(mo)態(tai)轉換現象，并可(ke)(ke)將彎(wan)曲模(mo)態(tai)譜幅(fu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化作(zuo)為評(ping)估(gu)損傷(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)指(zhi)標。然而(er)，考(kao)慮到長期的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)監(jian)測過(guo)程(cheng)中(zhong)，換能器與構件(jian)界面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耦合性(xing)能將不可(ke)(ke)避免地(di)發(fa)生(sheng)改變(bian)，上述基(ji)(ji)于導波(bo)(bo)幅(fu)值信息(xi)(xi)測試結果尚缺(que)乏可(ke)(ke)靠(kao)性(xing)，故研(yan)究人(ren)員嘗試運(yun)用(yong)(yong)(yong)無(wu)(wu)基(ji)(ji)準的(de)(de)(de)(de)(de)(de)檢測方法評(ping)估(gu)構件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)性(xing)能。利(li)用(yong)(yong)(yong)時間翻轉法重(zhong)構激(ji)勵(li)信號(hao)，通過(guo)一(yi)個用(yong)(yong)(yong)于刻畫原始激(ji)勵(li)信號(hao)與重(zhong)構信號(hao)畸變(bian)程(cheng)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)指(zhi)標來反映構件(jian)損傷(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)程(cheng)度(du)(du)(du)；利(li)用(yong)(yong)(yong)波(bo)(bo)達(da)時間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改變(bian)量識(shi)(shi)別(bie)混(hun)凝土(tu)梁的(de)(de)(de)(de)(de)(de)剝(bo)離(li)(li)程(cheng)度(du)(du)(du)。近年來，基(ji)(ji)于模(mo)型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)損傷(shang)(shang)(shang)識(shi)(shi)別(bie)方法被運(yun)用(yong)(yong)(yong)于導波(bo)(bo)監(jian)測中(zhong)，其突出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)優點是可(ke)(ke)以準確地(di)定量識(shi)(shi)別(bie)損傷(shang)(shang)(shang)。然而(er)，腐蝕(shi)缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)貌(mao)和位置具有隨機性(xing)，用(yong)(yong)(yong)于模(mo)擬高頻超聲(sheng)導波(bo)(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)數值模(mo)型往往難(nan)以兼顧計算效(xiao)率和對缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)適應性(xing)，故并未見該方法在(zai)實際腐蝕(shi)工(gong)況下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)用(yong)(yong)(yong)。

　　測(ce)試設備：機箱、任意波形發生器、數字信號采集板卡、聲發射探頭、射頻功率放大器(ATA-8202)、前置放大器(ATA-5620)。

　　實(shi)驗(yan)過程：

　　監測對象為(wei)加速腐蝕(shi)試驗(yan)條件(jian)下橋梁(liang)拉(la)索用鍍鋅(xin)鋼絲，直徑為(wei)7mm，總長約為103cm，腐蝕段長度約為94cm。電解質采用3.5%氯化鈉溶液，鋼絲設定為加速腐蝕系統的陽極，四片等間隔放置的不銹鋼板設定為陰極，由外接直流電源提供恒定電流。采集系統套件包含機箱，任意波形發生器及60MS/S、8通道數字信號采集板卡。測量方式采用一端激勵、一端接收。傳感器采用相同的聲發射探頭用于激勵和接收縱向模態導波信號，其頻率響應范圍為0.1~1.5MHZ。激勵信號采用射頻功率放大器(ATA-8202)放大，接收信號采用前置放大器(ATA-5620)放大。采用夾具將探頭固定于待測鋼絲兩端，機油作為界面耦合劑以增加振動能量的傳遞效率。試驗裝置如圖。

圖：實驗(yan)裝置

　　實驗結(jie)果：

　　外接(jie)電流恒定(ding)為(wei)0.35A，每隔12h對鋼絲剩余直徑量進行監測，直徑改變步長由法拉第定律控制，約為0.05mm。下圖例舉了在腐蝕監測初期(0-48h)，維持激勵頻率為377kHz不變的情況下接收信號的時頻分析結果。接收信號的相關性峰值點頻率會隨著腐蝕進程而略有偏差，但波達時間仍明顯地是現出單調減小趨勢，證明導波群速度對鋼絲直徑的變化是極為敏感的。

　　誤差小于0.157mm；其次，評估的剩余直徑量隨著腐蝕時間的增加單調遞減，進一步說明了導波評價手段針對直徑變化具有極高的分辨率:另外，絕對誤差在腐蝕后段具有逐漸增大的趨勢，分析原因為：D腐蝕速率與電極距有關，鋼絲由于表面腐蝕速率不同，在發生均勻腐蝕的同時局部腐蝕效應也逐漸突顯，表現為鋼絲不同區段的直徑差異增大；2表面逐漸積累的腐蝕產物會影響導波在鋼絲中的傳播特性，導致波速與理論值產生偏差；3后期表面積累的腐蝕產物會較大程度地影響導波在鋼絲中的衰減特性，接收信號幅值衰減嚴重，信噪比明顯下降。當腐蝕時長在250范圍內，評估結果的隨機性與分析結果吻合良好，但隨著腐蝕時長的進一步增加，由于外界影響因素的介入將導致評估結果的誤差增大，表現為置信區間外的異常值數量增多。

圖：0-48h波達時間變化趨勢

圖：導波測試結果

　　安泰ATA-8202射頻功率放大器：

　　本文(wen)實驗素材由(you)西安(an)安(an)泰電子整理發(fa)布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安(an)安(an)泰電(dian)子是專(zhuan)業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測(ce)量儀(yi)器研發、生(sheng)產和銷售的高科技企業。公司致力于功率放大器、功率信號源、計量校準源等產品為核心的相關行業測試解決方案的研究，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。如想了解更多功率放大器等產品，請持續關注安泰電子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。