電磁超聲蘭姆波的無損探傷測試-功率放大器

為了提高電磁超聲換能器的換能效率，采用大功率高頻激勵(lì)源來驅(qū)動(dòng)，電磁超聲蘭姆波無損探傷測試研究。通過Aigtek功率放大器進(jìn)行放大以用于驅(qū)動(dòng)激勵(lì)傳感器，然后通過數(shù)據(jù)采集卡接收波形信號，通過考慮Lamb波兩種基頻模態(tài)下的頻散特征，對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。

超聲蘭姆波探傷的基本原理：

電磁超聲蘭姆波是依據(jù)電磁感應(yīng)原理進(jìn)行缺陷檢測。通過超聲換能器的永磁鐵及交流線圈產(chǎn)生偏置磁場，在金屬板內(nèi)形成洛倫茲力產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)，形成貫穿板厚的超聲波。接收是激勵(lì)的一個(gè)逆過程，接收線圈在質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)切割磁感線時(shí)感應(yīng)出電動(dòng)勢，若存在缺陷，信號回波會發(fā)生變化，因此通過接收信號的變化便可進(jìn)行判斷和定位。

超聲蘭姆波激發(fā)原理：

電磁超聲蘭姆波換能器的載流線圈有回折形線圈和螺旋形線圈兩種形式，當(dāng)線圈內(nèi)部通入高頻交變電流并置放在水平或垂直靜態(tài)磁場時(shí)，換能器下方的被測金屬板表面就會產(chǎn)生高頻振動(dòng)，當(dāng)金屬板厚度小于或等于二分之一波長時(shí)，該高頻振動(dòng)就會以蘭姆波的形式傳播出去。質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與金屬板內(nèi)部的受力方向一致，對于非鐵磁性金屬板來講由EMAT產(chǎn)生的洛倫茲力方向垂直于靜態(tài)磁場或者線圈電流方向。對于螺旋形線圈來說，洛倫茲力方向垂直于線圈的切線方向此時(shí)存在的問題是能量分散且方向性差，現(xiàn)有的蘭姆波EMAT線圈形式以回折形線圈為主。

根據(jù)電磁超聲換能器的結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計(jì)了一款信號發(fā)生器和功率放大器相結(jié)合的激勵(lì)電路，功率放大器介紹：

ATA-2000系列是一款理想的可放大交、直流信號的功率放大器。大差分輸出1600Vp-p (±800V)高壓，可以驅(qū)動(dòng)高壓型負(fù)載。電壓增益數(shù)控可調(diào)，一鍵保存常用設(shè)置，為您提供了方便簡潔的操作選擇，同時(shí)雙通道高壓放大器輸出還可同步調(diào)節(jié)，可與主流的信號發(fā)生器配套使用，實(shí)現(xiàn)信號的放大。

對信號放大器產(chǎn)生的信號進(jìn)行激勵(lì)信號的處理，并對激勵(lì)線圈進(jìn)行了阻抗匹配，磁鐵和激勵(lì)線圈的不同組合形式可以分別在鐵磁性和非鐵磁性金屬薄板中激發(fā)出蘭姆波，功率放大器能夠在金屬薄板中激發(fā)出高性能的蘭姆波并實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定接受，能夠?qū)崿F(xiàn)對金屬薄板的無損探傷。