安泰功率放大器在管道螺旋导波信号测量实验中的应用

实验名称：功率放大器在管道螺旋导波信号测量实验中的应用

实验内容：测量沿着管道壁面以螺旋方式行进的准lamb导波，研究其传播规律。

研究方向：管道导波无损检测

测试设备：信号发生器，ATA-2022B高压放大器、纵波直探头、PZT、示波器、计算机等。

实验过程：

管道在壁厚与半径的比值小于10%时，可以近似认为Lamb导波传播规律与平板近似，但是由于管道的周向连续性，导波会全向传播，以螺旋传播的方式行进。在实验时，设计激励函数通过信号发生器实现激励，并经过功率放大器放大，从而在管道表面激发出lamb波，在另一端设计接收阵列，依次测量阵列中每一个接收探头的信号，寻找传播规律与理论进行对比。

本次实验选用功率放大器型号为ATA-2022B高压放大器,可以实现1MHz以内信号的电压放大，实验时信号发生器生成5周期汉宁窗调制的余弦信号，中心频率为200kHz，仅依靠信号发生器最大输出电压虽可以驱动压电换能器，但信号过于微弱，不利于接收端的采集，因此，功率放大器是其中的必须产品。在实验完成的基础上，设计了基于字典重构的信号分离算法，将螺旋导波的重叠信号进行分离，对分离信号进行定量化分析。

螺旋形导波沿管壁传播的示意图。管壁螺旋导波测量实验平台

实验结果：

测量了接收阵列中的16组螺旋导波接收信号，其传播规律可以通过在平板上规划路径来进行预测。在采集信号的基础上，对无损管道和包含缺陷的管道的重叠信号进行了分离，关于误差的定量化分析验证了这一分离算法的有效性。

（a)螺旋导波原始接收信号；（b）基于字典重建的重构信号；（c）-（h)分离出来的单一分量导波信号。

（a)从原始信号中分离出来的A0模态信号（包含无损信号和缺陷信号）；(b)从原始信号中分离出来的S0模态信号（包含无损信号和缺陷信号）。

Aigtek安泰高压放大器在本次实验中发挥的作用：放大信号发生器的激励信号，提供足够大的电压从而驱动PZT产生螺旋导波。

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审核编辑 黄宇