ATA-2041高压放大器在基于导波的管道轴向应力测量实验中的应用

前言

钢管结构在工业领域中应用广泛。应力导致的结构失效可能会对设备安全产生重大影响。因此，有效的应力监测是一个至关重要的研究领域。受超声导波多频率和多模态特性的限制，基于超声导波的传统应力测量方法的局限性在于缺乏对多模态融合信号及应力测量影响的系统分析。

为了探究最优的导波应力测量策略，来自哈尔滨工业大学仪器科学与技术学院的研究团队，基于声弹性原理，提出了一种预应力钢管中纵向导波传播的数学模型。该研究成果发表在知名无损检测研究国际期刊《NDT and E International》中，今天Aigtek就给大家深入分享一下。

实验名称：

ATA-2041高压放大器在基于导波的管道轴向应力测量实验中的应用

实验方向：

管道无损检测、导波、压电超声、应力测量

实验设备：

ATA-2041高压放大器、信号发生器，示波器、拉伸试验机、压电换能器阵列、上位机等

实验内容：

本实验使用ATA-2041高压放大器对压电换能器阵列进行激励，在管道上产生L(0,2)模态导波。利用导波在应力下声速变化的特性来测量管道应力，第一次实现了国产功率放大器在应力测量领域的应用。

实验过程：

使用信号发生器产生高斯脉冲，将高斯脉冲送入ATA-2041高压放大器中进行无失真的脉冲放大，得到高压脉冲信号。由于ATA-2041高压放大器优异的线性放大功能，高压信号可以保证具有与信号发生器中编辑信号完全一致的信号特征，从而保证纵向导波所需频带范围的模态被准确激励。进一步地利用所激励的导波检测应力。

实验结果：

利用ATA-2041高压放大器激励压电换能器阵列所产生的导波可以准确地测量钢管的轴向应力。从以下附图可以看出，接收信号的电压幅值可达0.1V，说明激励信号所产生的导波信号具有优异的信噪比，这是保证测量结果一致性好的硬件基础。

同时从L(0,2)直达波信号的形状可以得知，功率放大器的线性放大效果好，从实验角度排除了研究以外的各项误差对结果的影响，这是保证分析有效的实验基础。

实验中用到的ATA-2041高压放大器的参数指标：