實驗名稱：PPMEMAT的聲(sheng)場實驗驗證

　　研究方向：測定PPMEMAT的(de)輻射聲場(chang)

　　實驗目的：

　　為(wei)了(le)研究PPMEMAT中不同(tong)永磁體參(can)數(shu)對SH0導波(bo)(bo)輻射聲(sheng)場特性的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)，得到了(le)SH0導波(bo)(bo)EMAT在軸線上的(de)(de)(de)聲(sheng)壓分布，同(tong)時(shi)進行實驗驗證，獲取了(le)用于航空(kong)不銹鋼薄板(ban)檢測(ce)的(de)(de)(de)SH0導波(bo)(bo)EMAT永磁體和線圈(quan)參(can)數(shu)的(de)(de)(de)最佳(jia)組合(he)。需要對測(ce)試聲(sheng)場PPMEMAT的(de)(de)(de)聲(sheng)場進行驗證測(ce)試。

　　測試設備：計算機(裝有LabVIEW)、信號發生器、ATA-2022B高壓放大器、阻抗匹配(pei)電路、前置放大器。

　　實驗過程：

　　實(shi)驗采用電磁超聲實(shi)現對(dui)SH0導波的(de)激勵，探(tan)頭為(wei)PPMEMAT。接收探(tan)頭為(wei)一個5MHz的(de)Φ4mm壓電橫(heng)波接收探(tan)頭。

　　圖一電磁超聲(sheng)導波(bo)檢測系統框圖

　　本(ben)測試(shi)系統(tong)中所用到的儀器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)主要包(bao)含計算(suan)機(裝有LabVIEW)、信(xin)(xin)號(hao)(hao)發(fa)生器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、ATA-2022B高壓放大(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、阻(zu)抗(kang)(kang)匹配電(dian)路、數據(ju)采集卡、前置放大(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)及SH0導波PPMEMAT。信(xin)(xin)號(hao)(hao)發(fa)生器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)接功率放大(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)信(xin)(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出(chu)(chu)，由于阻(zu)抗(kang)(kang)匹配外(wai)接阻(zu)抗(kang)(kang)匹配盒，阻(zu)抗(kang)(kang)匹配盒輸(shu)出(chu)(chu)至激勵探頭(tou)，通過(guo)測試(shi)鋼板(ban)之后，信(xin)(xin)號(hao)(hao)被接受探頭(tou)接收，接收之后信(xin)(xin)號(hao)(hao)通過(guo)前置放大(da)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)，將信(xin)(xin)號(hao)(hao)放大(da)，通過(guo)數據(ju)采集卡，到筆記(ji)本(ben)電(dian)腦，顯(xian)示出(chu)(chu)實驗情況。

　　實驗結果：

　　測定PPMEMAT的(de)(de)輻(fu)射聲場，探頭(tou)(tou)擺放位置如下圖所示(shi)，其中(zhong)壓電橫波(bo)接收(shou)探頭(tou)(tou)的(de)(de)移(yi)動軌跡為(wei)：以(yi)PPMEMAT為(wei)圓心(xin)，在半徑為(wei)150mm的(de)(de)圓弧上進行掃查，以(yi)PPMEMAT中(zhong)心(xin)軸線為(wei)基(ji)準(zhun)角度(du)(du)0°，掃查角度(du)(du)的(de)(de)范圍為(wei)-30°~30°，角度(du)(du)步長(chang)為(wei)3°，掃查點(dian)總共(gong)21個。當α=0°、15°、30°時，壓電橫波(bo)探頭(tou)(tou)采集(ji)到的(de)(de)部分信號波(bo)形

　　圖二輻射聲場(chang)測試(shi)點位(wei)分布圖

　　圖三壓電(dian)橫波探頭采集的A掃(sao)波形(xing)

　　以壓電橫波(bo)探頭的(de)(de)(de)掃查角度(du)(du)α作(zuo)為自(zi)變量，將不同(tong)(tong)寬度(du)(du)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(ti)(ti)PPMEMAT對(dui)(dui)(dui)應(ying)A掃信號直達波(bo)的(de)(de)(de)最大(da)值(zhi)作(zuo)為被除數(shu)(shu)進行歸一化后作(zuo)為因變量，得(de)(de)到(dao)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(ti)(ti)寬度(du)(du)對(dui)(dui)(dui)PPMEMAT輻射聲(sheng)(sheng)場(chang)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)如(ru)圖2-21(a)所示，同(tong)(tong)理可以得(de)(de)到(dao)圖2-21(b)和圖2-21(c)。由圖2-21可知，永(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(ti)(ti)長(chang)(chang)度(du)(du)、永(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(ti)(ti)對(dui)(dui)(dui)數(shu)(shu)對(dui)(dui)(dui)PPMEMAT輻射聲(sheng)(sheng)場(chang)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)都呈線性變化，當(dang)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(ti)(ti)長(chang)(chang)度(du)(du)增(zeng)大(da)時(shi)，其(qi)對(dui)(dui)(dui)應(ying)的(de)(de)(de)PPMEMAT的(de)(de)(de)輻射聲(sheng)(sheng)場(chang)指(zhi)向性增(zeng)強；當(dang)永(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(ti)(ti)對(dui)(dui)(dui)數(shu)(shu)增(zeng)加(jia)時(shi)，其(qi)對(dui)(dui)(dui)應(ying)的(de)(de)(de)PPMEMAT的(de)(de)(de)輻射聲(sheng)(sheng)場(chang)能(neng)量大(da)大(da)增(zeng)強、擴散角減小。永(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(ti)(ti)寬度(du)(du)對(dui)(dui)(dui)輻射聲(sheng)(sheng)場(chang)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)呈非線性變化，7mm寬永(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(ti)(ti)對(dui)(dui)(dui)應(ying)的(de)(de)(de)PPMEMAT比8mm寬永(yong)(yong)磁(ci)(ci)(ci)體(ti)(ti)(ti)對(dui)(dui)(dui)應(ying)的(de)(de)(de)PPMEMAT的(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)場(chang)能(neng)量大(da)，且對(dui)(dui)(dui)應(ying)的(de)(de)(de)輻射聲(sheng)(sheng)場(chang)擴散角也更(geng)大(da)，但在(zai)-15°~15°之間仍保持較高的(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)場(chang)強度(du)(du)。

　　圖四不同永磁(ci)體參數(shu)PPMEMAT對應的SH0導波(bo)輻射聲場(chang)

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