實驗名稱:

　　功率放大器在Lamb波的耐(nai)壓結構損傷識別研究中(zhong)的應用(yong)

　　研究方向:

　　Lamb波(bo)的耐壓(ya)結構

　　實驗設備:

　　ATA-2022B功率放大器、任意函(han)數發生器、數據(ju)采集(ji)卡、示波器

　　實驗內容:

　　根據耐壓(ya)結(jie)構的(de)(de)結(jie)構特點，設計一套耐壓(ya)結(jie)構損傷識(shi)別系統，在不考(kao)慮環(huan)境噪聲的(de)(de)情況(kuang)下(xia)，利用壓(ya)電傳(chuan)感器實時激(ji)發Lamb波并監測結(jie)構響應，經過(guo)數據收集和處理，從而(er)(er)判斷損傷參數，當有(you)損傷產生(sheng)(sheng)時，結(jie)構會因此產生(sheng)(sheng)不連續性從而(er)(er)導(dao)(dao)致波在傳(chuan)遞過(guo)程中發生(sheng)(sheng)散(san)射(she)和折射(she)，從而(er)(er)導(dao)(dao)致波形發生(sheng)(sheng)變化，進而(er)(er)通(tong)過(guo)分析來確定其(qi)中包含的(de)(de)損傷信息。

　　圖：Lamb波(bo)的耐壓結(jie)構實驗(yan)中的儀器

　　實驗過程:

　　首(shou)先通(tong)(tong)過軟(ruan)件編(bian)輯五周期(qi)中心頻率(lv)200khz的(de)Lamb波(bo)，導入任(ren)意波(bo)形(xing)發生(sheng)器后進行雙通(tong)(tong)道(dao)輸出，任(ren)意函數發生(sheng)器的(de)最大(da)輸出電(dian)壓為10v，通(tong)(tong)道(dao)一連接(jie)(jie)(jie)到(dao)示波(bo)器上(shang)進行接(jie)(jie)(jie)收波(bo)形(xing)的(de)對比定位，通(tong)(tong)道(dao)二經過安(an)泰ATA-2022H高壓放(fang)大(da)器放(fang)大(da)10倍(bei)后，連接(jie)(jie)(jie)到(dao)激勵壓電(dian)陶(tao)瓷片上(shang)，壓電(dian)陶(tao)瓷片用(yong)快干(gan)膠粘貼在打磨過的(de)鋁(lv)合金板上(shang)，并通(tong)(tong)過導線焊接(jie)(jie)(jie)引出正負極。

　　壓電(dian)陶(tao)瓷片粘貼時需注意膠水涂抹均勻并(bing)按壓30秒，等待數小時后達到效果。壓電(dian)陶(tao)瓷片直徑10mm，厚度(du)1mm，最大(da)驅動電(dian)壓200v/mm，示波器(qi)選(xuan)擇(ze)通(tong)道一用(yong)于顯(xian)示任意函數發生(sheng)器(qi)產生(sheng)的(de)激勵信(xin)號(hao)，二三四通(tong)道則(ze)用(yong)于連(lian)接待測結構(gou)上的(de)接收傳感器(qi)，作為接收信(xin)號(hao)使用(yong)。

　　圖：50-300khz的(de)Lamb波

　　通(tong)過(guo)頻散曲線(xian)可(ke)(ke)得鋁板在不(bu)同頻率(lv)(lv)下(xia)模態(tai)特性，由頻散曲線(xian)圖可(ke)(ke)知，頻率(lv)(lv)越小時板中的(de)模態(tai)越少。為了選取最優中心頻率(lv)(lv)，在實驗中設定(ding)中心頻率(lv)(lv)為50-300khz，間隔(ge)為50khz，通(tong)過(guo)調節(jie)任(ren)意(yi)函數發(fa)生器來改變Lamb波的(de)中心頻率(lv)(lv)。

　　圖：Hilbert變換

　　通過實驗確定最佳激發中心頻率為200kHz，對所得信號(hao)進行(xing)250khz低通濾(lv)波(bo)(bo)(bo)和降(jiang)噪處(chu)理(li)后，采用希爾伯特變換(huan)進行(xing)位(wei)移曲線的包絡(luo)處(chu)理(li)來(lai)提取有效(xiao)信息。對Lamb波(bo)(bo)(bo)在平板結構損(sun)傷(shang)識別中的應用進行(xing)研究(jiu)，對含缺陷鋁(lv)板進行(xing)數(shu)值模擬，基于橢圓定位(wei)法對損(sun)傷(shang)進行(xing)定位(wei)研究(jiu)，獲取回波(bo)(bo)(bo)信號(hao)并讀取因損(sun)傷(shang)產(chan)生回波(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)峰所到達時間，從而定位(wei)出(chu)損(sun)傷(shang)所在位(wei)置(zhi)。

　　實驗結果:

　　通過實驗(yan)研究激發中(zhong)心頻(pin)(pin)率(lv)對接收(shou)信號(hao)(hao)的影響(xiang)，繪制出中(zhong)心頻(pin)(pin)率(lv)為50-300khz的Lamb波響(xiang)應(ying)信號(hao)(hao)，并確立實驗(yan)所用(yong)最佳(jia)激發中(zhong)心頻(pin)(pin)率(lv)。為了(le)(le)對實驗(yan)采集到的信號(hao)(hao)進行有效提(ti)取，分別設置了(le)(le)250khz低通、150-250khz帶通和(he)150khz高通濾波器來進行信號(hao)(hao)的降噪處(chu)理，為了(le)(le)消除壓電陶瓷片(pian)個體(ti)間的差異和(he)環境因素影響(xiang)，對實驗(yan)結果進行了(le)(le)歸(gui)一化處(chu)理。

　　驗證了(le)基于(yu)橢(tuo)圓軌跡法(fa)的損(sun)傷(shang)定位方(fang)法(fa)，獲取(qu)回(hui)波(bo)信號(hao)并讀(du)取(qu)因損(sun)傷(shang)產(chan)生回(hui)波(bo)波(bo)峰所到達時間，從而定位出損(sun)傷(shang)所在(zai)位置。

　　實驗中用到的ATA-2022B高壓放大器的參數指標：

　　本文實驗案例參考自知(zhi)網論文《基于Lamb波的(de)耐壓結構損傷(shang)識別(bie)研究》

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