實驗名稱：耐壓(ya)結構損傷識別系統(tong)的搭建

　　研究方向：將基于(yu)Lamb波的結構損傷識別系(xi)統分(fen)(fen)(fen)為(wei)Lamb波的激勵、信(xin)(xin)號(hao)(hao)的采集(ji)、信(xin)(xin)號(hao)(hao)的后處(chu)理(li)(li)三大部分(fen)(fen)(fen)。首先通(tong)過(guo)(guo)計(ji)算機將調制好的Lamb波輸入任意(yi)函數(shu)發生器(qi)中，然后通(tong)過(guo)(guo)功率放大器(qi)將電(dian)壓(ya)(ya)提高至一定值，通(tong)過(guo)(guo)壓(ya)(ya)電(dian)傳感(gan)器(qi)網(wang)絡來實現Lamb波的激勵和接收(shou)，壓(ya)(ya)電(dian)傳感(gan)器(qi)將電(dian)壓(ya)(ya)信(xin)(xin)號(hao)(hao)轉換為(wei)振動信(xin)(xin)號(hao)(hao)并帶動被測結構一起振動，接收(shou)器(qi)則將接收(shou)到(dao)的結構振動響應信(xin)(xin)號(hao)(hao)轉換為(wei)電(dian)壓(ya)(ya)信(xin)(xin)號(hao)(hao)，并通(tong)過(guo)(guo)數(shu)據(ju)采集(ji)部分(fen)(fen)(fen)來進行數(shu)據(ju)的分(fen)(fen)(fen)析和處(chu)理(li)(li)。

　　測試設備：ATA-2022B高壓放大器(qi)、任意函數(shu)(shu)發生器(qi)、示波(bo)器(qi)、數(shu)(shu)據(ju)采集卡等。

　　實驗過程：

　　圖1：試驗流程(cheng)示意圖

　　試驗(yan)(yan)流程如圖(tu)1所(suo)示(shi)，激勵信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)選取五周(zhou)期(qi)經漢(han)寧窗(chuang)調制(zhi)后(hou)的正弦波(bo)(bo)，因為任意(yi)函(han)數發生器(qi)不能直接輸入(ru)五周(zhou)期(qi)的漢(han)寧窗(chuang)調制(zhi)的正弦波(bo)(bo)，于是我們選擇(ze)軟件編寫Lamb波(bo)(bo)波(bo)(bo)形，并通過格(ge)式(shi)轉換(huan)導入(ru)任意(yi)函(han)數發生器(qi)中，由此作為激勵信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)，為使輸出(chu)結果大于示(shi)波(bo)(bo)器(qi)的最小量程從而避免示(shi)波(bo)(bo)器(qi)無(wu)法有效顯示(shi)信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)的情況，通過功(gong)率放大器(qi)對信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)進行(xing)(xing)放大后(hou)輸出(chu)，并通過Labview編寫程序進行(xing)(xing)數據采集和信(xin)號(hao)(hao)(hao)(hao)處(chu)理。根據實驗(yan)(yan)流程圖(tu)所(suo)搭建實驗(yan)(yan)平(ping)臺如圖(tu)2所(suo)示(shi)。

　　圖2：試驗平臺

　　搭建實(shi)驗平臺，本次實(shi)驗使(shi)用(yong)任意函數發生器(qi)來獲得所(suo)需要的(de)Lamb波，并(bing)通過高壓(ya)(ya)放(fang)大器(qi)來進(jin)行電壓(ya)(ya)信號的(de)放(fang)大，信號采集所(suo)用(yong)設備為數據采集卡，所(suo)用(yong)傳(chuan)感器(qi)為壓(ya)(ya)電陶瓷片，被測結構為600×600×2mm的(de)6061鋁合金板。

　　首先通(tong)(tong)過軟件編輯(ji)五周期中心頻(pin)率200khz的(de)Lamb波(bo)(bo)，導(dao)入(ru)任(ren)意(yi)波(bo)(bo)形發(fa)生(sheng)器(qi)(qi)后(hou)進行雙通(tong)(tong)道(dao)輸(shu)出，任(ren)意(yi)函數(shu)(shu)發(fa)生(sheng)器(qi)(qi)的(de)最大(da)輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)壓為10v，通(tong)(tong)道(dao)一(yi)連(lian)接(jie)到示波(bo)(bo)器(qi)(qi)上進行接(jie)收(shou)(shou)波(bo)(bo)形的(de)對比定位，通(tong)(tong)道(dao)二經(jing)過高壓放大(da)器(qi)(qi)放大(da)10倍(bei)后(hou)，連(lian)接(jie)到激勵壓電(dian)(dian)(dian)陶瓷片(pian)(pian)上，壓電(dian)(dian)(dian)陶瓷片(pian)(pian)用快(kuai)干(gan)膠粘貼(tie)在打磨過的(de)鋁(lv)合(he)金板上，并通(tong)(tong)過導(dao)線(xian)焊接(jie)引出正負極。壓電(dian)(dian)(dian)陶瓷片(pian)(pian)粘貼(tie)時(shi)需注意(yi)膠水涂抹均(jun)勻并按壓30秒，等待數(shu)(shu)小時(shi)后(hou)達(da)到最佳效果。壓電(dian)(dian)(dian)陶瓷片(pian)(pian)直(zhi)徑10mm，厚度1mm，最大(da)驅動(dong)電(dian)(dian)(dian)壓200v/mm，示波(bo)(bo)器(qi)(qi)選(xuan)擇(ze)通(tong)(tong)道(dao)一(yi)用于顯(xian)示任(ren)意(yi)函數(shu)(shu)發(fa)生(sheng)器(qi)(qi)產生(sheng)的(de)激勵信號(hao)，二三四(si)通(tong)(tong)道(dao)則用于連(lian)接(jie)待測結構上的(de)接(jie)收(shou)(shou)傳(chuan)感器(qi)(qi)，作為接(jie)收(shou)(shou)信號(hao)使(shi)用。

　　實驗結果：

　　驗證(zheng)(zheng)了(le)基于(yu)橢(tuo)圓(yuan)軌跡法的(de)損傷(shang)定位(wei)方法，獲取(qu)回波(bo)信(xin)號并讀取(qu)因(yin)損傷(shang)產生回波(bo)波(bo)峰所(suo)到達時間，從而(er)定位(wei)出損傷(shang)所(suo)在(zai)位(wei)置，同(tong)時基于(yu)概率損傷(shang)成(cheng)像算法實現了(le)對損傷(shang)的(de)成(cheng)像，并通過實驗驗證(zheng)(zheng)有限元結(jie)(jie)果和(he)算法的(de)有效性。從結(jie)(jie)果可以看(kan)出損傷(shang)的(de)成(cheng)像效果較好，實際損傷(shang)和(he)成(cheng)像結(jie)(jie)果重合率可達81.3%，為結(jie)(jie)構損傷(shang)識別(bie)技術在(zai)工程應用中提供了(le)參考(kao)。

　　?功率放(fang)大器(qi)推薦(jian)：ATA-2022B

　　圖：ATA-2022B高壓放大器指標參數

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