超聲無損檢測中-高壓放大器的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)名稱：均質(zhì)鋁板中的Lamb波信號(hào)采集
研究方向：基于超聲導(dǎo)波的結(jié)構(gòu)無損檢測及損傷監(jiān)測
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：以PZT（壓電傳感器）作為激發(fā)傳感器和接收傳感器，測試均質(zhì)鋁板（2024）中的Lamb波信號(hào)。
測試目的：采集Lamb波基頻中同時(shí)存在的對(duì)稱（S0）和反對(duì)稱（A0）兩種模態(tài)的信號(hào)，通過對(duì)時(shí)域信號(hào)進(jìn)行參數(shù)提取，對(duì)兩種模態(tài)進(jìn)行區(qū)分。
功率放大器在實(shí)驗(yàn)意義：
本文通過考慮Lamb波兩種基頻模態(tài)下的頻散特征，對(duì)Lamb波時(shí)域模型進(jìn)行嚴(yán)格推導(dǎo)，得到了不隨傳播時(shí)間變化的耦合項(xiàng)，該項(xiàng)可以用于模態(tài)區(qū)分。其結(jié)論解決了基于導(dǎo)波無損檢測技術(shù)中的多模問題。在驗(yàn)證試驗(yàn)中必須對(duì)激勵(lì)波形進(jìn)行嚴(yán)格控制，需要在高頻/帶寬條件下表現(xiàn)出色的功率放大器。西安安泰電子科技公司所提供的ATA-2022H功率放大器*實(shí)驗(yàn)要求。
測試設(shè)備:ATA-2022H(功率放大器),PCI-1714（數(shù)據(jù)采集卡）,PCI-1721（數(shù)據(jù)輸出卡）。
放大器型號(hào): ATA-2022H
實(shí)驗(yàn)過程（1）：
通過自編LABVIEW程序生成高頻的調(diào)制波形，通過數(shù)據(jù)輸出卡經(jīng)由功率放大器進(jìn)行放大以用于驅(qū)動(dòng)激力傳感器，然后通過數(shù)據(jù)采集卡接收波形信號(hào)。被測結(jié)構(gòu)如圖1.a 所示，實(shí)驗(yàn)裝置如圖1.b 所示：

圖1， (a) 被測結(jié)構(gòu)， (b) 實(shí)驗(yàn)裝置。
測試結(jié)果（1）:該結(jié)果用于分析不同激勵(lì)帶寬下的參數(shù)提取精度，測試結(jié)果和擬合結(jié)果如下：

說明：該結(jié)果和理論結(jié)果趨勢*一致，從側(cè)面反映了該功率放大器在不同帶寬下的表現(xiàn)*理想假設(shè)。
實(shí)驗(yàn)過程（2）： 通過對(duì)面積較大的板狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行測試，被測結(jié)構(gòu)示意圖如下：

測試結(jié)果（2）:

說明：
該測量信號(hào)驗(yàn)證了理論推導(dǎo)的正確性，并從信號(hào)中可以看出整段信號(hào)的電磁噪聲很小，這和放大器的穩(wěn)定性及其相關(guān)。
功率放大器在該實(shí)驗(yàn)中發(fā)揮的效能: 
提供穩(wěn)定的放大信號(hào)用于激勵(lì)PZT傳感器，以激勵(lì)出近乎理想的激勵(lì)波形。實(shí)驗(yàn)中，PZT的電容為3.42nF。
選擇該功率放大器的原因: 
在帶寬，頻率以及功率方面表現(xiàn)出色，滿足實(shí)驗(yàn)要求，該功率放大器的參數(shù)：電壓200Vpp，電流500mA，功率50W，頻率DC-1MHz。