實驗名稱：SLDV對(dui)單層鋁板與加筋板中的導波陣列信號的分析

　　研究方向：超聲波(bo)對層合板結構脫(tuo)沾(zhan)缺陷的成像(xiang)分析

　　實驗目的：使(shi)用SLDV對(dui)單層鋁板(ban)與加筋板(ban)中的導波陣列信號(hao)進行采集，構建了下圖(tu)所示(shi)的壓(ya)電片(pian)激(ji)勵/掃描式多普(pu)勒激(ji)光測振儀接(jie)收傳感(gan)實驗(yan)平臺。

　　測試設備：計算(suan)機(ji)、SLDV、信號發(fa)生(sheng)器、功率放大器、壓電片與隔震臺；

　　實驗過程：

圖：實驗平臺

　　為了(le)獲取較好的(de)(de)實驗檢測效(xiao)果，提(ti)高采集信(xin)號(hao)的(de)(de)精度，降低環境噪聲的(de)(de)影響，整個實驗平臺搭建于(yu)精密隔振臺上，并(bing)在儀器掃描區域粘貼反光布，使其具有更佳的(de)(de)聚焦和反光效(xiao)果。

　　實(shi)驗中(zhong)單層鋁板(ban)試樣尺寸為(wei)400mm×400mm×1mm，如下(xia)圖(tu)a所(suo)(suo)示。損傷設置為(wei)半徑5mm的(de)(de)(de)雙通孔，且位(wei)置隨(sui)機。中(zhong)心間(jian)(jian)距為(wei)10mm的(de)(de)(de)11塊PZT貼片被(bei)粘接在在板(ban)的(de)(de)(de)上表(biao)面(mian)以(yi)產生(sheng)超聲導波(bo)，中(zhong)心間(jian)(jian)距為(wei)10mm的(de)(de)(de)11塊PZT貼片被(bei)粘接在在板(ban)的(de)(de)(de)上表(biao)面(mian)以(yi)產生(sheng)超聲導波(bo)，其(qi)中(zhong)激(ji)發陣(zhen)列沿(yan)x=25mm處與y軸平行(xing)(xing)分(fen)布，范圍為(wei)[-55,55]mm。為(wei)了生(sheng)成陣(zhen)列數(shu)(shu)據，掃描點(dian)沿(yan)x=40mm處與y軸平行(xing)(xing)分(fen)布，范圍為(wei)[-55,55]mm，間(jian)(jian)隔為(wei)0.726mm，共139個掃描點(dian)，通過激(ji)光多普勒測(ce)振(zhen)儀采(cai)集相應導波(bo)響應。如下(xia)圖(tu)所(suo)(suo)示，分(fen)別(bie)在每個PZT位(wei)置進行(xing)(xing)激(ji)發。通過信號(hao)(hao)發生(sheng)器(qi)產生(sheng)中(zhong)心頻率為(wei)100kHz的(de)(de)(de)5周期加(jia)窗函數(shu)(shu)的(de)(de)(de)激(ji)勵信號(hao)(hao)，并通過功率放大器(qi)將產生(sheng)的(de)(de)(de)激(ji)勵信號(hao)(hao)放大到150V。實(shi)驗所(suo)(suo)用的(de)(de)(de)采(cai)樣率為(wei)5.12MHz，采(cai)樣時間(jian)(jian)為(wei)400μs。

圖：加筋板試樣

　　實(shi)驗(yan)中加(jia)筋(jin)(jin)板(ban)試樣尺寸為400mm×400mm×1mm，如上圖b所示。采用鋁(lv)(lv)板(ban)作為底板(ban)，選取鋁(lv)(lv)板(ban)的(de)中心位置進行筋(jin)(jin)條(tiao)的(de)粘合。在筋(jin)(jin)條(tiao)和(he)鋁(lv)(lv)板(ban)的(de)粘接面之間放置特氟龍樹脂膠布作為實(shi)驗(yan)的(de)損傷。中心間距(ju)為10mm的(de)11塊PZT貼片被粘接在在板(ban)的(de)上表面以產(chan)生(sheng)超聲導(dao)波。其余實(shi)驗(yan)設(she)置和(he)參數與單層板(ban)實(shi)驗(yan)一致(zhi)。

　　實驗結果：下(xia)(xia)(xia)圖(tu)為應用(yong)COMSOL仿真軟件(jian)計算得到(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不同(tong)(tong)時(shi)(shi)刻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)場圖(tu)，其中激發點為1號(hao)點。下(xia)(xia)(xia)圖(tu)a表(biao)示(shi)30μs時(shi)(shi)刻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)場圖(tu)，其中Lamb波(bo)(bo)未傳至損(sun)傷位置。下(xia)(xia)(xia)圖(tu)b表(biao)示(shi)54μs時(shi)(shi)刻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)場圖(tu)，其中吸(xi)收(shou)層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)設置使得Lamb波(bo)(bo)傳至邊界(jie)后(hou)被快(kuai)速吸(xi)收(shou)且衰減，極大程度(du)地消除了邊界(jie)反射對(dui)損(sun)傷散(san)射信號(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)干擾。下(xia)(xia)(xia)圖(tu)c表(biao)示(shi)80μs時(shi)(shi)刻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)場圖(tu)，此(ci)時(shi)(shi)Lamb波(bo)(bo)傳至損(sun)傷位置且與(yu)損(sun)傷邊界(jie)發生(sheng)交互(hu)作用(yong)，從而形(xing)成了散(san)射波(bo)(bo)場。由下(xia)(xia)(xia)圖(tu)c可以(yi)看出，從鋼側(ce)(ce)觀察損(sun)傷的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)散(san)射信號(hao)十分微弱，因此(ci)從橡膠側(ce)(ce)做(zuo)同(tong)(tong)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)波(bo)(bo)場圖(tu)來進行對(dui)比，如圖(tu)下(xia)(xia)(xia)圖(tu)d所示(shi)。

　　從(cong)上述論(lun)述可知在(zai)(zai)鋼-橡(xiang)膠層(ceng)合板(ban)的(de)模型(xing)中(zhong)損傷(shang)處(chu)的(de)散射(she)信(xin)號較為(wei)微弱，因此，雖然邊(bian)界(jie)吸收層(ceng)的(de)存在(zai)(zai)很(hen)大程度上削(xue)減了(le)(le)邊(bian)界(jie)反射(she)所帶來(lai)的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，但是仍然會一定程度上干擾到損傷(shang)散射(she)信(xin)號，進(jin)而影(ying)響(xiang)(xiang)到成(cheng)像(xiang)結果(guo)(guo)。如(ru)上圖c所示，邊(bian)界(jie)的(de)回波信(xin)號大多數(shu)情況下會比來(lai)自損傷(shang)的(de)回波信(xin)號更(geng)早的(de)來(lai)到接收陣列的(de)位置。來(lai)的(de)回波干擾往(wang)往(wang)可以通(tong)過減去健康板(ban)基于超(chao)聲導波和深度學(xue)習的(de)層(ceng)合板(ban)結構脫(tuo)粘缺陷的(de)超(chao)分(fen)辨(bian)成(cheng)像(xiang)44信(xin)號的(de)手段來(lai)處(chu)理，進(jin)而在(zai)(zai)成(cheng)像(xiang)時獲(huo)得(de)較高的(de)分(fen)辨(bian)率。此外，Lamb波在(zai)(zai)傳(chuan)播過程中(zhong)受(shou)到頻散影(ying)響(xiang)(xiang)，波形發生了(le)(le)明(ming)顯的(de)擴散現象，隨著傳(chuan)播距離的(de)增加，擴散現象會越來(lai)越嚴(yan)重。為(wei)有效(xiao)削(xue)減頻散的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，并(bing)實現損傷(shang)的(de)精確成(cheng)像(xiang)，本文提(ti)出(chu)了(le)(le)通(tong)過DL模型(xing)進(jin)行損傷(shang)超(chao)分(fen)辨(bian)成(cheng)像(xiang)的(de)方法，并(bing)在(zai)(zai)后續章(zhang)節中(zhong)進(jin)行了(le)(le)結果(guo)(guo)展(zhan)示與分(fen)析。

　　針對單個通孔損傷，基于數值模擬和實驗的TFM成像結果分別如上圖b和上圖c所示。作為對比，基于相控陣陣列成像方法的數值模擬成像結果也一并給出，如上圖a所示。比較上圖a和上圖b可知，TFM方法的成像結果相比于相控陣陣列成像包含有損傷形狀與位置的多維度的損傷散射信息(反射振幅和波到達的時間)；比較上圖a和上圖c可知，基于TFM的實驗結果也具有相對較高的成像精度。因此，本文將數值仿真和實驗數據的TFM成像結果均用于配置深度學習網絡數據庫。

　　圖：ATA-8000系列射頻功率放大器指標參數

　　本文實驗素材由西安(an)安(an)泰電子整理發(fa)布，西安(an)安(an)泰電子科技(ji)有限公(gong)司（Aigtek）是國內專業(ye)從事測(ce)(ce)量儀器(qi)研(yan)發(fa)、生產和銷售的(de)高科技(ji)企業(ye)。公(gong)司致力于(yu)功率(lv)放大器(qi)、功率(lv)信號源、功率(lv)放大模塊(kuai)、計量校準產品(pin)等產品(pin)為核心的(de)相關行業(ye)測(ce)(ce)試(shi)解決方(fang)案(an)的(de)研(yan)究，為用戶提供(gong)具有競爭力的(de)測(ce)(ce)試(shi)方(fang)案(an)，Aigtek已(yi)經成為在(zai)業(ye)界擁(yong)有廣泛產品(pin)線，且具有相當規(gui)模的(de)儀器(qi)設備供(gong)應商，樣機(ji)都(dou)支持免費試(shi)用。如(ru)想了解更多實驗方(fang)案(an)，請(qing)持續關注(zhu)安(an)泰電子官網(wang)hkdyw.cn或撥(bo)打029-88865020。