ATA-2022B高压放大器在耐压结构损伤识别系统中的应用

实验名称：耐压结构损伤识别系统的搭建

研究方向：将基于Lamb波的结构损伤识别系统分为Lamb波的激励、信号的采集、信号的后处理三大部分。首先通过计算机将调制好的Lamb波输入任意函数发生器中，然后通过功率放大器将电压提高至一定值，通过压电传感器网络来实现Lamb波的激励和接收，压电传感器将电压信号转换为振动信号并带动被测结构一起振动，接收器则将接收到的结构振动响应信号转换为电压信号，并通过数据采集部分来进行数据的分析和处理。

测试设备：ATA-2022B高压放大器、任意函数发生器、示波器、数据采集卡等。

实验过程：

图1：试验流程示意图

试验流程如图1所示，激励信号选取五周期经汉宁窗调制后的正弦波，因为任意函数发生器不能直接输入五周期的汉宁窗调制的正弦波，于是我们选择软件编写Lamb波波形，并通过格式转换导入任意函数发生器中，由此作为激励信号，为使输出结果大于示波器的最小量程从而避免示波器无法有效显示信号的情况，通过功率放大器对信号进行放大后输出，并通过Labview编写程序进行数据采集和信号处理。根据实验流程图所搭建实验平台如图2所示。

图2：试验平台

搭建实验平台，本次实验使用任意函数发生器来获得所需要的Lamb波，并通过高压放大器来进行电压信号的放大，信号采集所用设备为数据采集卡，所用传感器为压电陶瓷片，被测结构为600×600×2mm的6061铝合金板。

首先通过软件编辑五周期中心频率200khz的Lamb波，导入任意波形发生器后进行双通道输出，任意函数发生器的最大输出电压为10v，通道一连接到示波器上进行接收波形的对比定位，通道二经过高压放大器放大10倍后，连接到激励压电陶瓷片上，压电陶瓷片用快干胶粘贴在打磨过的铝合金板上，并通过导线焊接引出正负极。压电陶瓷片粘贴时需注意胶水涂抹均匀并按压30秒，等待数小时后达到最佳效果。压电陶瓷片直径10mm，厚度1mm，最大驱动电压200v/mm，示波器选择通道一用于显示任意函数发生器产生的激励信号，二三四通道则用于连接待测结构上的接收传感器，作为接收信号使用。

实验结果：

验证了基于椭圆轨迹法的损伤定位方法，获取回波信号并读取因损伤产生回波波峰所到达时间，从而定位出损伤所在位置，同时基于概率损伤成像算法实现了对损伤的成像，并通过实验验证有限元结果和算法的有效性。从结果可以看出损伤的成像效果较好，实际损伤和成像结果重合率可达81.3%，为结构损伤识别技术在工程应用中提供了参考。

功率放大器推荐：ATA-2022B

图：ATA-2022B高压放大器指标参数

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审核编辑 黄宇