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　　實驗名稱：基(ji)于(yu)應(ying)力導(dao)波(bo)的缺陷檢測的研究

　　研究方向：無損檢測、缺陷定位

　　實驗目的：基于壓電傳(chuan)感法進行導(dao)管缺陷檢測(ce)實驗研究(jiu)，探究(jiu)壓電傳(chuan)感法檢測(ce)導(dao)管缺陷的(de)可行性(xing)，

　　測試設備：ATA-8202射頻功(gong)率(lv)放大(da)器，信號發(fa)生器，試件，示波器

　　實驗過程：作為驅動器(qi)的(de)(de)PZT環產生應力波，應力波在(zai)結(jie)構中傳播并(bing)被作為傳感器(qi)的(de)(de)PZT壓(ya)電片接收，當結(jie)構有缺(que)陷(xian)時，應力波傳播的(de)(de)能量會減小，PZT壓(ya)電片接收到的(de)(de)應力波信(xin)號與無缺(que)陷(xian)狀(zhuang)態(tai)下的(de)(de)應力波信(xin)號相比會減弱，缺(que)陷(xian)程度的(de)(de)增(zeng)加會相應地導致(zhi)接收應力波能量的(de)(de)減弱，以(yi)此來實現(xian)對結(jie)構缺(que)陷(xian)的(de)(de)檢測。

　　圖：實驗原理圖

　　實(shi)驗(yan)裝置由(you)信號發(fa)生器(qi)(qi)與(yu)示波器(qi)(qi)、ATA-8202功率(lv)放(fang)大器(qi)(qi)和(he)各類(lei)試(shi)件組成，本實(shi)驗(yan)選(xuan)用長(chang)度方向變形的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)片和(he)厚度方向變形的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)環，將16片壓(ya)(ya)(ya)電(dian)片并(bing)聯(lian)貼滿(man)管(guan)道(dao)試(shi)件，壓(ya)(ya)(ya)電(dian)環套(tao)在(zai)管(guan)道(dao)一頭。從實(shi)驗(yan)中發(fa)現(xian)在(zai)導波檢測中存在(zai)一個有效頻(pin)帶范圍(wei)，缺陷檢測最佳(jia)頻(pin)率(lv)為(wei)(wei)25KHz-100KHz，在(zai)作為(wei)(wei)激(ji)勵(li)器(qi)(qi)的(de)(de)壓(ya)(ya)(ya)電(dian)陶瓷(ci)傳感器(qi)(qi)端輸入幅值為(wei)(wei)10V的(de)(de)正弦激(ji)勵(li)信號，而通過壓(ya)(ya)(ya)電(dian)材料產生超聲(sheng)導波需要(yao)(yao)200Vpp左右(you)的(de)(de)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)信號，因此需要(yao)(yao)功率(lv)放(fang)大器(qi)(qi)運行壓(ya)(ya)(ya)電(dian)環產生應(ying)力波并(bing)在(zai)管(guan)道(dao)試(shi)件中傳播(bo)，會(hui)被作為(wei)(wei)接收端壓(ya)(ya)(ya)電(dian)傳感器(qi)(qi)所感知(zhi)，由(you)正壓(ya)(ya)(ya)電(dian)效應(ying)，采集(ji)的(de)(de)應(ying)力波信號將被轉化為(wei)(wei)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)信號，采集(ji)接收端壓(ya)(ya)(ya)電(dian)傳感器(qi)(qi)響應(ying)電(dian)壓(ya)(ya)(ya)信號到(dao)示波器(qi)(qi)，通過對比信號的(de)(de)前(qian)后差異即可得到(dao)管(guan)道(dao)的(de)(de)缺陷信息(xi)。

　　圖：實驗設備圖

　　實驗結果：

　　接收端壓電傳感器(qi)采集的(de)應力波信號如下(xia)圖三、四、五、六所示。

　　圖三(san)：不同(tong)頻率(lv)的入射信(xin)號在(zai)完好管道中測試信(xin)號

　　圖四：特定頻(pin)率下(xia)、不同周期(qi)信號檢測管道缺陷的測試結果(guo)

　　圖(tu)五：選(xuan)擇頻(pin)率不當時導致(zhi)缺陷(xian)識(shi)別(bie)失(shi)敗

　　由上圖可(ke)知，激(ji)勵(li)信(xin)(xin)號的(de)(de)(de)周(zhou)期(qi)(qi)(qi)數和頻(pin)(pin)(pin)率對測(ce)試結果也同樣具有決定(ding)(ding)性作(zuo)用，在(zai)5周(zhou)期(qi)(qi)(qi)激(ji)勵(li)信(xin)(xin)號時(shi)入(ru)射信(xin)(xin)號中彎曲(qu)(qu)模態(tai)明顯，周(zhou)期(qi)(qi)(qi)數的(de)(de)(de)選擇應該結合檢(jian)(jian)測(ce)管(guan)道(dao)的(de)(de)(de)長度考慮，在(zai)保證回波信(xin)(xin)號不與入(ru)射信(xin)(xin)號混疊時(shi)，大(da)周(zhou)期(qi)(qi)(qi)信(xin)(xin)號更適合于檢(jian)(jian)測(ce)缺(que)陷。當選擇頻(pin)(pin)(pin)率不當時(shi)，很有可(ke)能漏判(pan)缺(que)陷信(xin)(xin)息(xi)，同時(shi)高頻(pin)(pin)(pin)信(xin)(xin)號還會(hui)導(dao)致(zhi)高階(jie)彎曲(qu)(qu)模態(tai)的(de)(de)(de)出現，因此，基于導(dao)波的(de)(de)(de)缺(que)陷檢(jian)(jian)測(ce)，在(zai)利用頻(pin)(pin)(pin)散曲(qu)(qu)線確定(ding)(ding)了頻(pin)(pin)(pin)率的(de)(de)(de)大(da)致(zhi)范圍外，在(zai)實測(ce)中還應該通過改變測(ce)試頻(pin)(pin)(pin)率以獲(huo)得(de)最佳的(de)(de)(de)測(ce)試效果。在(zai)確定(ding)(ding)好特定(ding)(ding)頻(pin)(pin)(pin)率，特定(ding)(ding)周(zhou)期(qi)(qi)(qi)數后的(de)(de)(de)測(ce)試結果如圖六所示，可(ke)以很明顯的(de)(de)(de)檢(jian)(jian)測(ce)出管(guan)道(dao)的(de)(de)(de)缺(que)陷。

　　圖(tu)六：最終實驗結果

　　選擇該功率放大器(qi)的(de)原因：電(dian)壓精準度高、帶(dai)寬高、輸(shu)出波形好、操(cao)作(zuo)簡單。

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