Название эксперимента: Получение сигнала волны Лэмба в однородной алюминиевой пластине.

Направление исследований: Неразрушающий контроль конструкций и мониторинг повреждений на основе ультразвуковых управляемых волн.

Содержание эксперимента: Используя PZT (пьезоэлектрический датчик) в качестве датчика возбуждения и приемного датчика, протестируйте сигнал волны Лэмба в однородной алюминиевой пластине (2024).

Цель теста: собрать сигналы двух режимов симметрии (S0) и антисимметрии (A0), которые сосуществуют на основной частоте волны Лэмба, и различить эти два режима путем извлечения параметров сигнала во временной области.

Усилитель в экспериментальном значении:

Эта статья строго выводит модель волны Лэмба во временной области, рассматривая дисперсионные характеристики двух основных частотных мод волны Лэмба, и получает член связи, который не изменяется со временем распространения, который может быть использован для различения мод. Его заключение решает проблему многорежимности в технологии неразрушающего контроля направленными волнами. Форма сигнала возбуждения должна строго контролироваться во время проверочных испытаний, для чего требуется усилитель мощности, который хорошо работает в условиях высокой частоты/полосы пропускания.

Испытательное оборудование: SLA-HV-200D (усилитель мощности), PCI-1714 (плата сбора данных), PCI-1721 (плата вывода данных).

Экспериментальный процесс (1):

Форма сигнала с высокочастотной модуляцией генерируется с помощью самописной программы LABVIEW, которая усиливается с помощью усилителя мощности через плату вывода данных для приведения в действие датчика силы, а затем сигнал формы волны принимается через плату сбора данных. Испытываемая конструкция показана на рисунке 1.а, а экспериментальное устройство показано на рисунке 1.б:

Рис. 1, (а) Испытанная конструкция, (б) Экспериментальное устройство.

Результаты теста (1):

Этот результат используется для анализа точности выделения параметров при различных полосах пропускания возбуждения. Результаты испытаний и подгонки приведены ниже:

Рис. 2. (а) Различные формы сигналов возбуждения, управляемые коэффициентом пропускания. (b) соответствующие результаты преобразования Фурье. (c) Результаты отбора проб (OS) и результаты подгонки (RS). (d) Корреляционный анализ между результатами подгонки и результатами отбора проб.

Этот результат полностью согласуется с тенденцией теоретических результатов, которая отражает то, что усилитель полностью соответствует идеальным предположениям при различных полосах пропускания.

Экспериментальный процесс (2):

При тестировании более крупной пластинчатой конструкции принципиальная схема тестируемой конструкции выглядит следующим образом:

Рисунок 3. Принципиальная схема тестируемой конструкции.

Результаты теста:

Рис. 4. Измерительный сигнал (синяя линия) и сигнал возбуждения (красная линия), напряжение P-P возбуждения: 36 В.

Измерительный сигнал подтверждает правильность теоретического вывода, и из сигнала видно, что электромагнитный шум всего сигнала очень мал, что тесно связано со стабильностью усилителя.

Производительность усилителя в этом эксперименте: обеспечение стабильного усиленного сигнала для возбуждения датчика PZT для получения почти идеальной формы сигнала возбуждения. В эксперименте емкость PZT составляла 3,42нФ.