电压放大器在孔道灌浆非线性超声测试实验中的应用

实验名称：孔道灌浆非线性超声测试原理及系统研究

研究方向：筛选非线性超声测试的适用原理与方法、确定信号处理方法以提取有效谐波特征、搭建非线性超声测试系统、优化关键测试参数以保障检测有效性

实验目的：构建适配预应力混凝土梁孔道灌浆微缺陷检测的非线性超声测试技术体系，为后续不同工况（浆液不足、稳压时间不足）下的微缺陷识别提供原理支撑、设备链路与参数标准。

测试设备：信号发生器、ATA-2042高压放大器、PXR04超声换能器、PXR07接收换能器、混凝土试件、示波器、PC。

实验过程：

在测试过程中，信号发生器产生的电信号因能量较低需经功率放大器放大，以增强超声波各阶幅值、提升测试效果；随后电信号通过发射超声换能器转换为声信号入射到混凝土试件，声信号携带试件内部损伤信息后被接收换能器接收，接收换能器再将声信号转回电信号，由示波器采集；由于示波器数据处理精度有限且保存不便，通常将其与电脑相连直接操作处理，或通过外接优盘存储信号数据，测试完成后在计算机中统一处理。

图1振动调制法试验装置图

图2非线性超声测试系统搭建图

实验结果：

1、通过对超声波纵波在固体介质内传播时的一维波动方程的求解，得出了非线性系数的求值方法，即通过一阶谐波幅值和二阶谐波复制进行线性拟合求取，并且进行三种测试方法的对比，最后选取了有限幅度法进行后文试验研究；

2、）基于同配合比制备的尺寸为200*200*200mm3的立方体试件的实测数据，在进行预应力混凝土梁试件的非线性超声测试时可将超声波的入射频率确定为45kHz，波形选取为正弦波；

3、采用利用不断增加增益电压所获得的一阶谐波幅值和二阶谐波幅值，然后将二者通过最小二乘法进行拟合进一步求取的相对非线性系数值得方法时可行得，并且线性相关系数可以达到0.9以上。

图3不同增益电压下的谐波幅值变化图

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图：ATA-2082高压放大器指标参数

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审核编辑 黄宇