實驗(yan)名(ming)稱：功率放大器在管道超聲導波無損檢(jian)測研究(jiu)中的(de)應用

研究(jiu)方向：管道超聲導波無損(sun)檢測研究

實(shi)驗內(nei)容：利用簡正(zheng)模(mo)態展開法研(yan)(yan)究了波導在彎(wan)管中(zhong)的(de)散射(she)。首先，推導了彎(wan)管中(zhong)簡正(zheng)模(mo)態的(de)雙正(zheng)交(jiao)關系，在此(ci)基礎上，用兩部分的(de)簡正(zheng)模(mo)態展開直(zhi)管和(he)彎(wan)曲部分之間(jian)界面處的(de)位移(yi)場和(he)應(ying)力場。然后，基于位移(yi)和(he)應(ying)力費爾德連(lian)續性(xing)原(yuan)理(li)，將散射(she)問題視為傳遞矩陣(zhen)的(de)本征問題，其解給出(chu)了界面處的(de)模(mo)式(shi)轉換。對入(ru)射(she)在彎(wan)管上的(de)低(di)頻(pin)縱(zong)模(mo)進行了實例研(yan)(yan)究，發現主(zhu)導模(mo)式(shi)轉換為L（0,1）反射(she)和(he)從L（0.1）到F（1,1）的模(mo)式(shi)轉換(huan)。還進行(xing)(xing)了有限元(yuan)模(mo)擬(ni)和(he)實驗。L（0,1）彎曲反射(she)和(he)模(mo)式(shi)轉換(huan)F（1,1）清晰可(ke)見，與理論預(yu)測(ce)一致。對(dui)導波在(zai)彎管(guan)中(zhong)的模(mo)態轉換(huan)進行(xing)(xing)研(yan)究，為管(guan)道無損(sun)檢測(ce)工程化(hua)打下基(ji)礎

測(ce)試(shi)目的：研究彎管(guan)導(dao)波模態轉變換特性

測(ce)試設備：信號發生(sheng)器；功率放大(da)器Aigtek ATA-3080；信(xin)號(hao)處理(li)系(xi)統；自主設(she)計(ji)的傳感(gan)器；自主設(she)計(ji)的信(xin)號(hao)接收(shou)和調(diao)理(li)裝置

放大(da)器型號(hao)：ATA-3080功率放大器

實(shi)驗過程：測試管與“雙正(zheng)交關(guan)系(xi)的數值驗證”部(bu)分中(zhong)使用(yong)的相(xiang)同；該不銹鋼管通過熱彎(wan)曲(qu)在其中(zhong)間(jian)彎(wan)曲(qu)90°。由任意函數發(fa)(fa)生(sheng)器(qi)產生(sheng)5周期30kHz的音脈沖(chong)串，隨后由高壓功率放(fang)大器(qi)（Aigtek ATA-3080）放(fang)大。然后，將放(fang)大信(xin)號(hao)發(fa)(fa)送到發(fa)(fa)射(she)換能器(qi)，以激發(fa)(fa)管道中(zhong)的縱向導(dao)波。弱導(dao)波信(xin)號(hao)由接(jie)收(shou)換能器(qi)感(gan)(gan)測，并在由數據采集(ji)系(xi)統采集(ji)之前進(jin)行預放(fang)大和(he)高通濾波。發(fa)(fa)射(she)和(he)接(jie)收(shou)傳感(gan)(gan)器(qi)放(fang)置在管道的同一端。采用(yong)磁致伸縮貼片換能器(qi)。四條(tiao)長度為70 mm、寬度為5 mm、厚度為0.15 mm的預磁化鐵(tie)鈷(gu)合金條(tiao)在圓周上等距排列，并用(yong)環氧(yang)樹脂膠縱向粘合在管道上。一個40 fnger電磁線圈纏繞在貼片上，用(yong)于傳輸和(he)接(jie)收(shou)信(xin)號(hao)。

測試結果："L（0,1）彎曲(qu)(qu)反(fan)射(she)(she)明顯位(wei)(wei)于兩(liang)個連(lian)續末端反(fan)射(she)(she)的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)，這(zhe)(zhe)是因(yin)為(wei)彎曲(qu)(qu)位(wei)(wei)于管道的(de)(de)(de)中(zhong)(zhong)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)。還觀察到模(mo)式轉換F（1,1），這(zhe)(zhe)可(ke)以(yi)簡單地(di)通(tong)過其傳播(bo)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)來證(zheng)實。L（0,1）端反(fan)射(she)(she)（圖(tu)10中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)波(bo)形(xing)1）與(yu)其連(lian)續F（1,1）波(bo)形(xing)（圖(tu)10的(de)(de)(de)波(bo)形(xing)2）之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)差為(wei)~0.33毫(hao)秒。對(dui)于一個往返(fan)行程，入射(she)(she)L（0,1）兩(liang)次（前后）穿過彎道，因(yin)此從L（0.1）到F（1,1）的(de)(de)(de)模(mo)式轉換發生兩(liang)次。波(bo)形(xing)2是L（0,1）模(mo)式傳播(bo)回來時的(de)(de)(de)散射(she)(she)F（1,1）模(mo)。根據色散曲(qu)(qu)線（見圖(tu)2），波(bo)形(xing)1和2之(zhi)間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)理(li)論(lun)時間(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)差為(wei)0.3 ms，與(yu)實驗結果吻合良好。

圖中第一(yi)個 L（0,1）彎(wan)曲(qu)反(fan)(fan)射(she)(she)與(yu)第一(yi)個 L端部反(fan)(fan)射(she)(she)的振幅比為(wei)~0.2。在該脈沖回波實(shi)驗(yan)配(pei)置中，圖(tu)中的第一(yi)個彎(wan)曲(qu)反(fan)(fan)射(she)(she)實(shi)際(ji)上是第二個彎(wan)曲(qu)反(fan)(fan)射(she)(she)，因為(wei)第一(yi)個彎(wan)曲(qu)反(fan)(fan)射(she)(she)被(bei)初(chu)始脈沖掩蓋(gai)，無法區分。因此(ci)，第一(yi)個L（0,1）彎(wan)曲(qu)反(fan)(fan)射(she)(she)也由兩個L（1,0）彎(wan)曲(qu)反(fan)(fan)射(she)(she)組成。因此(ci)，約10%的入射(she)(she)L（0,1）模(mo)式(shi)由彎(wan)曲(qu)反(fan)(fan)射(she)(she)。總之(zhi)，顯(xian)著的反(fan)(fan)射(she)(she)L（0,1）和模(mo)式(shi)轉換F（1,1）模(mo)式(shi)在彎(wan)曲(qu)處散射(she)(she)，且約10%的入射(she)(she)L（0，1）模(mo)式(shi)由彎(wan)曲(qu)反(fan)(fan)射(she)(she)的實(shi)驗(yan)結果與(yu)數值模(mo)擬吻合良好，從而(er)驗(yan)證了理論(lun)預測。"

放大器在該實驗中發(fa)揮的(de)效能：提(ti)高激發信號功率(lv)

功率放大器ATA-3080功率放大器參數指標(biao)：

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