高壓放大器如何賦能復(fù)合材料精密無(wú)損探傷

　　實(shí)驗(yàn)名稱：ATA-2031高壓放大器在復(fù)合材料板超聲無(wú)損探傷中的應(yīng)用

　　實(shí)驗(yàn)方向：復(fù)合材料，超聲導(dǎo)波，無(wú)損檢測(cè)，信號(hào)處理，深度學(xué)習(xí)

　　實(shí)驗(yàn)設(shè)備：ATA-2031高壓放大器，任意函數(shù)波形發(fā)生器、示波器、超聲波信號(hào)前置放大器、CFRP復(fù)合板等。

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾祭w維增強(qiáng)聚合物（CFRP）復(fù)合材料因其力學(xué)性能而被廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。然而對(duì)復(fù)合材料損傷檢測(cè)與定位技術(shù)現(xiàn)仍然具有挑戰(zhàn)性。本研究引入了一種新穎的方法，利用多模態(tài)門(mén)控循環(huán)單元神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（MGNN）模型對(duì)碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料進(jìn)行損傷檢測(cè)與定位。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

　　LW信號(hào)的產(chǎn)生和接收使用單個(gè)執(zhí)行器-接收器對(duì)，研究選擇了經(jīng)漢恩窗調(diào)制的五周期正弦突音信號(hào)。對(duì)于信號(hào)產(chǎn)生和數(shù)據(jù)采集，輸入信號(hào)的中心頻率為80khz。超聲導(dǎo)波信號(hào)以10MHz的速率采樣，考慮到單個(gè)波模的群速度，調(diào)整采集持續(xù)時(shí)間以確保捕獲激活波模及其邊界反射。激勵(lì)電壓設(shè)置為20v，然后通過(guò)高壓放大器將其峰值提升到80v。前置放大器的放大速率設(shè)置為60db。

　　為了提高信號(hào)的信噪比，將接收到的信號(hào)平均16次以降低隨機(jī)噪聲，并采用基于“DB6"小波的四層尺度分解進(jìn)一步抑制高頻噪聲。為了簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)集的獲取，考慮了額外的質(zhì)量塊來(lái)模擬實(shí)際損傷。

　　對(duì)于復(fù)合板的損傷評(píng)估，將檢測(cè)區(qū)域設(shè)置為400×400mm的正方形區(qū)域，并平均劃分為100個(gè)小方塊。從檢測(cè)區(qū)域的左下角開(kāi)始，以4厘米的間隔定位損傷點(diǎn)。每個(gè)傷害點(diǎn)都集中在一個(gè)小正方形區(qū)域內(nèi)，并且每次只引入一個(gè)模擬傷害。值得注意的是，在傳感器位置沒(méi)有損壞點(diǎn)。這種設(shè)置產(chǎn)生了119種不同的損傷信號(hào)。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

　　所提出的MGNN優(yōu)于其他模型，并且具有最快的檢測(cè)速度。所提出的MGNN模型的MSE為0.8804，且所需要的時(shí)間也最少（僅為0.0562s），這顯示了MGNN擁有最佳的損傷檢測(cè)能力。

　　實(shí)驗(yàn)中用到的ATA-2031高壓放大器的參數(shù)指標(biāo)：

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