高壓功率放大器在材料損傷非線性振動(dòng)聲調(diào)制檢測(cè)試驗(yàn)中的應(yīng)用

　　實(shí)驗(yàn)名稱：

　　功率放大器在材料損傷非線性振動(dòng)聲調(diào)制檢測(cè)試驗(yàn)中的應(yīng)用

　　研究方向：

　　材料探傷、非線性振動(dòng)聲調(diào)制

　　測(cè)試設(shè)備：

　　信號(hào)發(fā)生器、ATA-2041高壓放大器、多功能測(cè)試儀、PZT壓電片等

　　實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

　　振動(dòng)聲調(diào)制技術(shù)是一種對(duì)微小缺陷有著較強(qiáng)靈敏度的非線性超聲無損檢測(cè)技術(shù)，通過同時(shí)向被檢結(jié)構(gòu)輸入大振幅低頻信號(hào)（通常來自沖擊力錘、激振器、疊堆式壓電陶瓷等）與高頻超聲信號(hào)（通常來自壓電晶片），并使用壓電晶片或激光測(cè)振儀對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集。若試樣中存在缺陷，低頻振動(dòng)會(huì)使缺陷的接觸狀況發(fā)生改變并調(diào)制高頻超聲信號(hào)，通過分析調(diào)制邊頻與主頻的比例來判斷結(jié)構(gòu)是否存在缺陷。

　　此方法不受待測(cè)結(jié)構(gòu)形狀限制，且具有設(shè)備要求低、檢測(cè)速度快、檢測(cè)靈敏度高于常規(guī)超聲檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，為復(fù)雜結(jié)構(gòu)及大型結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)端的檢測(cè)提供了新思路基于以上特點(diǎn)，將非線性振動(dòng)聲調(diào)制檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于復(fù)合材料的低速?zèng)_擊損傷檢測(cè)，具有重要的研究意義。非線性振動(dòng)聲調(diào)制技術(shù)需在試樣的模態(tài)頻率處進(jìn)行低頻激勵(lì)才會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的調(diào)制效應(yīng)，故頻率選取會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

　　本文使用非線性振動(dòng)聲調(diào)制技術(shù)對(duì)含沖擊損傷復(fù)合材料層板進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)激勵(lì)信號(hào)的合理選取進(jìn)行了相應(yīng)研究，主要結(jié)論如下：

　　（1）非線性振動(dòng)聲調(diào)制技術(shù)通過高頻超聲與低頻振動(dòng)在結(jié)構(gòu)中的相互作用，會(huì)產(chǎn)生調(diào)制邊頻，通過調(diào)制系數(shù)ＭＩ判斷調(diào)制效應(yīng)的大小以判斷試樣是否存在缺陷。通過合理選取激勵(lì)頻率與幅值，此技術(shù)能夠有效判別復(fù)合材料中是否存在沖擊損傷缺陷，且與超聲Ｃ掃描結(jié)果趨勢(shì)一致。

　　選取任意波形時(shí)試樣的調(diào)制系數(shù)

　　（2）試樣的調(diào)制系數(shù)隨電壓呈近似線性增長(zhǎng)趨勢(shì)，不同振動(dòng)模態(tài)下產(chǎn)生的調(diào)制效應(yīng)各不相同，合理選取超聲頻率及振動(dòng)模態(tài)將有利于區(qū)分缺陷，文中選擇特定超聲頻率、第５階振動(dòng)模態(tài)及較小的低頻激勵(lì)幅值即可較易分辨缺陷試樣。

　　各樣式判定系數(shù)

　　（3）材料自身及試驗(yàn)系統(tǒng)引入的非線性會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響，如何將其影響降至最小以及如何對(duì)各層板間的損傷大小進(jìn)行檢測(cè)與定量分析值得進(jìn)一步探討與研究。

　　功率放大器在該實(shí)驗(yàn)中的作用：成功驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷，放大電壓信號(hào)

　　ATA-2041高壓放大器參數(shù)：