實驗名稱：鋼筋剝離損傷(shang)識別試驗

　　研究方向：無損檢測

　　測試目的(de)：

　　采用(yong)壓(ya)電導(dao)波(bo)(bo)檢(jian)測技術針對(dui)(dui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋混(hun)(hun)凝(ning)土結構中鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋的(de)腐蝕(shi)(shi)問(wen)題(ti)進行(xing)研究，提出一種(zhong)基(ji)于壓(ya)電超聲導(dao)波(bo)(bo)利用(yong)連續小波(bo)(bo)變(bian)換技術的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋腐蝕(shi)(shi)檢(jian)測基(ji)本(ben)理(li)論與方法，采用(yong)試驗和模擬的(de)方法對(dui)(dui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋銹蝕(shi)(shi)剝離(li)問(wen)題(ti)進行(xing)研究，結果表明，所提出的(de)基(ji)于壓(ya)電超聲導(dao)波(bo)(bo)利用(yong)連續小波(bo)(bo)變(bian)換的(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋檢(jian)測蝕(shi)(shi)檢(jian)測基(ji)本(ben)理(li)論與方法能夠識(shi)別鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋銹蝕(shi)(shi)損傷(shang)位置與損傷(shang)程度，并且具有方便、快捷(jie)、精度高和檢(jian)測范(fan)圍廣等(deng)特點，可滿足鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋混(hun)(hun)凝(ning)土結構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋銹蝕(shi)(shi)檢(jian)測的(de)需求。

　　測試(shi)設備：ATA-2041電壓放大器、函數發生器、數字示波器、計算機、壓電陶瓷片、試件。

　　實驗過程：

　　試驗采用收發(fa)一體的PZT-4型壓電陶瓷片，直徑d=20mm，厚度b=2mm，為使試驗數據以及銹蝕損傷識別更加準確，除了確定PZT的粘貼方式以及PZT的型號外，還需要建立一個配套的銹蝕剝離損傷識別系統，系統如下圖所示。

圖：銹(xiu)蝕損傷識別系統(tong)

　　試驗過程為首先將五峰波信號(hao)通過函數發(fa)(fa)生器(qi)以電(dian)信號(hao)的(de)形式(shi)激發(fa)(fa)，隨后激發(fa)(fa)的(de)原始信號(hao)經過放大(da)器(qi)將電(dian)流(liu)放大(da)，被放大(da)的(de)電(dian)流(liu)通過激發(fa)(fa)端(duan)PZT以機械位移的形式傳到鋼筋，信號會由于振蕩產生機械波，進而在鋼筋中以超聲導波的形式傳遞，然后在鋼筋的接收端PZT對信號進行接收，并將機械位移轉化為電信號通過導線顯示在數字示波器上，最后在計算機上對數據進行處理。

圖：試驗裝置(zhi)布(bu)置(zhi)

　　首先利用MATLAB數學編程軟件編寫濾波程序，對所提取的試驗信號進行濾波，根據試驗中激勵信號的中心頻率，對濾波程序的最高和最低頻率進行設置，保留有用的頻段內的信號波形，如下圖為健康試件傳感信號示意圖。

圖：健康(kang)試件傳(chuan)感信號圖

　　根據上圖可知(zhi)，傳(chuan)(chuan)感信(xin)號由(you)鋼筋(jin)一端(duan)(duan)傳(chuan)(chuan)遞(di)到(dao)另一端(duan)(duan)，再(zai)由(you)鋼筋(jin)接收端(duan)(duan)反射經激勵端(duan)(duan)再(zai)次回到(dao)接收端(duan)(duan)，首波與折射波之間的(de)傳(chuan)(chuan)播(bo)路徑(jing)長(chang)度為(wei)兩倍(bei)的(de)鋼筋(jin)長(chang)度即(ji)2m，首波與折射波的傳播時間差為0.399×10^-4s，已知裸鋼筋(jin)頻(pin)(pin)散曲(qu)線中，15kHz頻(pin)(pin)率信(xin)號的(de)(de)傳(chuan)播(bo)速度為(wei)5136.5m/s。由于試(shi)驗存(cun)(cun)在(zai)儀(yi)器精(jing)度、操作和環境等不同因素的(de)(de)影響，會(hui)使試(shi)驗存(cun)(cun)在(zai)一定(ding)的(de)(de)誤差，因此(ci)，認為(wei)當試(shi)驗數值與(yu)理論數值的(de)(de)誤差在(zai)10%以內時(shi)，則(ze)認定(ding)該頻(pin)(pin)散曲(qu)線是正(zheng)確(que)的(de)(de)。綜上(shang)所述，頻(pin)(pin)散曲(qu)線中15kHz頻(pin)(pin)率信(xin)號在(zai)2m的(de)(de)傳(chuan)播(bo)路徑所用(yong)時(shi)間為(wei)3.89×10^-4s，與(yu)試驗相比誤差為2.5%遠小于10%，在(zai)此基(ji)礎上對(dui)裸(luo)鋼(gang)筋(jin)(jin)其他工況進行驗證，如下圖所示，為銹蝕鋼(gang)筋(jin)(jin)試件的傳感(gan)信號圖。

圖：銹蝕試件傳感信(xin)號圖

　　實(shi)驗結果：

　　根據上(shang)圖可知，當鋼(gang)筋中間(jian)位置出現銹蝕(shi)剝離（PVC軟膠）損傷時，試驗接收端接收到的信號在首波與回波之間會出現部分剝離損傷波形，同時回波的傳播時間與無損裸鋼筋之間的傳播時間較長。由分析可知銹蝕剝離試件受銹蝕厚度及長度的影響回波出現了滯后性，銹蝕厚度的改變對回波的影響更加明顯。

　　安(an)泰ATA-2041高壓放大器：

圖：ATA-2041電壓放大器指標參數

　　本文實驗素材由西安安泰電子整(zheng)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。西安安泰(tai)電子是專業(ye)從事功率放(fang)大器、高壓(ya)放大器、功率信號源、前置(zhi)微小信號放(fang)大器、高(gao)精度(du)電(dian)壓源(yuan)、高(gao)精(jing)度電流源(yuan)等(deng)電子測量(liang)儀器(qi)研發、生(sheng)產和銷售的高科技企業。公司致(zhi)力(li)于功(gong)(gong)率放(fang)(fang)大器(qi)、功(gong)(gong)率信號(hao)源(yuan)、計量校準源(yuan)等產(chan)品為核心的(de)(de)相(xiang)關(guan)行業測試(shi)解(jie)決方案的(de)(de)研究，為用戶提供具有競爭力(li)的(de)(de)測試(shi)方案，Aigtek已經成為在業界擁(yong)有廣泛產(chan)品線(xian)，且具有相(xiang)當(dang)規模的(de)(de)儀器(qi)設備供應商，樣機都(dou)支持(chi)免費試(shi)用。如(ru)想了解(jie)更多(duo)功(gong)(gong)率放(fang)(fang)大器(qi)等產(chan)品，請(qing)持(chi)續關(guan)注(zhu)安泰電子官(guan)網hkdyw.cn或撥(bo)打029-88865020。

　　本文實驗(yan)案例(li)參(can)考自知網論文《基于(yu)連續小波變換的鋼(gang)筋混(hun)凝土中鋼(gang)筋剝離損(sun)傷識(shi)別研究(jiu)》