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AIoT庫首頁-方案庫-ATA-M4功率放大器(qi)在充粘(zhan)液管道損傷(shang)檢測中的應用(yong)

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ATA-M4功率放大器在充粘液管道損傷檢測中的應用

西安安泰電子科技有限公司

主要技術:

功率放大器

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  實驗名稱:充粘液管道損傷檢測

  實驗原理:在(zai)管道(dao)上的傳(chuan)感器激發一(yi)束超聲(sheng)能量脈沖,此脈沖沿著管道(dao)長度方向向遠處傳(chuan)播,并(bing)充(chong)斥(chi)整(zheng)個圓周方向,在(zai)導波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播過(guo)程中遇(yu)到(dao)(dao)(dao)缺(que)陷(xian)時,入(ru)射(she)(she)波(bo)(bo)(bo)會在(zai)缺(que)陷(xian)處發生反射(she)(she)、透(tou)射(she)(she),由同一(yi)傳(chuan)感器接受到(dao)(dao)(dao)入(ru)射(she)(she)信號(hao)和缺(que)陷(xian)回波(bo)(bo)(bo)信號(hao),可得到(dao)(dao)(dao)接受到(dao)(dao)(dao)的入(ru)射(she)(she)波(bo)(bo)(bo)和缺(que)陷(xian)反射(she)(she)回波(bo)(bo)(bo)的時間差?t。若導波(bo)(bo)(bo)傳(chuan)播速度C(采用楊氏速度)已知,就可以估算(suan)出缺(que)陷(xian)的位置。

  缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)的位置可由缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)反(fan)射回(hui)波(bo)信號(hao)所被接受到的時間來確定(ding)(ding),而缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)的大(da)(da)小(xiao)則(ze)有缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)反(fan)射回(hui)波(bo)信號(hao)的強度(du)來確定(ding)(ding),當缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)的裂紋越(yue)大(da)(da),導波(bo)的缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)反(fan)射回(hui)波(bo)就大(da)(da),由此(ci)用反(fan)射系數來定(ding)(ding)量分析缺(que)(que)陷(xian)(xian)(xian)的大(da)(da)小(xiao)。

實驗裝置示意圖

  圖a實驗裝置(zhi)示(shi)意圖

  首先通過計算機編程生(sheng)(sheng)(sheng)成信(xin)號(hao)數據,通過USB接(jie)口發(fa)送到信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)器(qi),生(sheng)(sheng)(sheng)成實(shi)驗所需的原(yuan)始激(ji)勵(li)信(xin)號(hao)。信(xin)號(hao)發(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)器(qi)通過ch1將原(yuan)始激(ji)勵(li)信(xin)號(hao)輸入數字(zi)示(shi)(shi)波(bo)(bo)器(qi),又通過ch2將激(ji)勵(li)信(xin)號(hao)經(jing)過功率放大器(qi)放大后,驅動(dong)與功率放大器(qi)連接(jie)的壓(ya)電陶瓷(ci)環(huan),使之產生(sheng)(sheng)(sheng)相應頻率的振(zhen)動(dong),在(zai)管道中(zhong)激(ji)勵(li)出(chu)超聲導波(bo)(bo)并在(zai)管道中(zhong)傳播。最后經(jing)壓(ya)電陶瓷(ci)應變(bian)片(pian)接(jie)收(shou)后輸入數字(zi)示(shi)(shi)波(bo)(bo)器(qi)形(xing)(xing)成端面回波(bo)(bo)波(bo)(bo)形(xing)(xing)。

  超聲(sheng)導波的管(guan)道檢測(ce)實驗設(she)備主(zhu)要有信號發生器、功率放大器、傳感器、數字示(shi)(shi)波器以及計(ji)算機組成。實驗對象為一根4米(mi)長的鋼管(guan),鋼管(guan)外徑為88毫(hao)米(mi),壁厚為4毫(hao)米(mi)。實驗裝置示(shi)(shi)意圖如圖a所(suo)示(shi)(shi)。

  測試設備:信號發生(sheng)器、ATA-M4功率放大器、壓電(dian)陶瓷、示波器、鋼管

實驗被測件

  圖b實驗被測件

  實驗過程:本實(shi)(shi)驗主要的研(yan)(yan)究內容(rong)為(wei)(wei):(1)研(yan)(yan)究充(chong)粘性液(ye)體管道(dao)中(zhong)超聲(sheng)導波的傳播特(te)性,并(bing)與(yu)充(chong)水管道(dao)和空(kong)(kong)管中(zhong)超聲(sheng)導波的傳播特(te)性進(jin)行(xing)比對(dui);(2)研(yan)(yan)究充(chong)粘性液(ye)體管道(dao)的超聲(sheng)導波損(sun)傷檢(jian)測。在同一個一根(gen)長為(wei)(wei)4米,外徑為(wei)(wei)88毫米,壁厚為(wei)(wei)4毫米的鋼(gang)(gang)管上進(jin)行(xing)充(chong)機油、充(chong)水和空(kong)(kong)心鋼(gang)(gang)管實(shi)(shi)驗。擬定實(shi)(shi)驗步驟如下:

  1、將壓(ya)電(dian)傳(chuan)感(gan)器貼(tie)(tie)在管(guan)(guan)(guan)道(dao)上。在管(guan)(guan)(guan)道(dao)端部緊貼(tie)(tie)與管(guan)(guan)(guan)道(dao)截面相同(tong)的壓(ya)電(dian)陶瓷環激勵導(dao)波(bo),離(li)壓(ya)電(dian)環10mm處(chu)的管(guan)(guan)(guan)道(dao)外壁(bi)沿(yan)周向(xiang)均布16個相同(tong)規格的壓(ya)電(dian)陶瓷片接受(shou)導(dao)波(bo):沿(yan)管(guan)(guan)(guan)道(dao)長度方向(xiang),每隔25cm處(chu)的管(guan)(guan)(guan)道(dao)外壁(bi)沿(yan)周向(xiang)均布6個壓(ya)電(dian)陶瓷片跟蹤記錄導(dao)波(bo)傳(chuan)播信號。

  2、將所(suo)有實驗(yan)儀器連(lian)接好后,進行完好空(kong)管實驗(yan)。激勵(li)信號的頻率從100KHz到40KHZ每10KHz為間隔測量一次,周期(qi)數為10和20。

  3、將管道豎立,向(xiang)鋼(gang)管里注滿(man)水(shui)(shui),然后再(zai)平(ping)放管道進行完(wan)好的充水(shui)(shui)管道實(shi)驗。如圖3-2-8所示為測(ce)量結束后將鋼(gang)管中水(shui)(shui)放出。

  4、將管道(dao)再次(ci)豎立(li),向鋼管里(li)注滿機(ji)油,然后再平放(fang)管道(dao)進行(xing)完好的充機(ji)油管道(dao)實

  5、進行有缺(que)陷(xian)的充機油管道實驗。利用鋸弓在距離鋼(gang)管端(duan)部2m處加工三(san)種(zhong)缺(que)陷(xian),缺(que)陷(xian)分別為(wei)環(huan)向1/8圓弧(hu)、環(huan)向3/16圓弧(hu)和環(huan)向1/4圓弧(hu)。對(dui)這(zhe)三(san)種(zhong)缺(que)陷(xian)分別進行超聲(sheng)導波檢測。然(ran)后再將(jiang)管中機油放出。

  6、進行(xing)有缺(que)陷的(de)空心(xin)管(guan)道實(shi)驗。

  7、進行有缺(que)陷的充水管道(dao)實驗

  實驗結果:通過對4米長無損(sun)傷充機油管(guan)道的(de)超(chao)聲導(dao)波(bo)檢(jian)測,研(yan)究中心(xin)頻(pin)(pin)率與周期數(shu)對導(dao)波(bo)衰減程度、信(xin)號波(bo)峰(feng)值和單(dan)一模態激發的(de)影響,來(lai)確定(ding)用(yong)來(lai)檢(jian)測有缺陷(xian)的(de)充粘(zhan)性(xing)液體的(de)管(guan)道的(de)超(chao)聲導(dao)波(bo)導(dao)波(bo)的(de)最佳中心(xin)頻(pin)(pin)率。

  在(zai)10周期不變的情(qing)況下(xia),分別激發頻(pin)率40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz、100kHz的導波信號(hao),如圖c至圖i所(suo)示(shi)。

充油管道在10周期40kHz頻率下時程曲線圖

  圖(tu)(tu)c充油管道在10周期40kHz頻率下時(shi)程(cheng)曲線圖(tu)(tu)

充油管道在10周期50kHz頻率下時程曲線圖

  圖d充油管道在10周(zhou)期(qi)50kHz頻率下時(shi)程曲線(xian)圖

充油管道在10周期60kHz頻率下時程曲線圖

  圖e充(chong)油(you)管道在10周期60kHz頻率(lv)下(xia)時程曲線圖

充油管道在10周期70kHz頻率下時程曲線圖

  圖(tu)f充(chong)油(you)管(guan)道在10周(zhou)期(qi)70kHz頻率下(xia)時(shi)程曲線圖(tu)

充油管道在10周期80kHz頻率下時程曲線圖

  圖g充油管道在(zai)10周期80kHz頻(pin)率下時程曲(qu)線(xian)圖

充油管道在10周期90kHz頻率下時程曲線圖

  圖h充油管道在10周期90kHz頻率下時程曲(qu)線圖

充油管道在10周期100kHz頻率下時程曲線圖

  圖i充油管道在10周期100kHz頻率下時程曲線圖

  由圖c至圖i所(suo)示的(de)(de)(de)導(dao)(dao)(dao)波(bo)的(de)(de)(de)時(shi)程曲線圖可得到,10周期(qi)70kHz頻率(lv)導(dao)(dao)(dao)波(bo)的(de)(de)(de)端面(mian)回波(bo)次數最(zui)多為六次,測其(qi)傳(chuan)播(bo)距離最(zui)遠(yuan),并且激(ji)發出的(de)(de)(de)模態(tai)數最(zui)少,適合在(zai)充(chong)粘(zhan)性(xing)液體(ti)管道中(zhong)超聲導(dao)(dao)(dao)波(bo)檢測。如圖d所(suo)示在(zai)10周期(qi)50kHz下導(dao)(dao)(dao)波(bo)的(de)(de)(de)端面(mian)波(bo)次數為六次傳(chuan)播(bo)距離也較遠(yuan),但其(qi)激(ji)發出的(de)(de)(de)模態(tai)數較多,故(gu)不適合在(zai)充(chong)粘(zhan)性(xing)液體(ti)管道中(zhong)超聲導(dao)(dao)(dao)波(bo)檢測,當(dang)周期(qi)數為20時(shi),其(qi)在(zai)時(shi)域信(xin)號的(de)(de)(de)持續時(shi)間長,波(bo)形易疊加(jia),折中(zhong)取舍,選取10周期(qi)的(de)(de)(de)信(xin)號進(jin)行實驗。

  ATA-M4功率放大器是(shi)一款理(li)想的單通道放大器。最大輸出345Vrms電壓,400VA功(gong)率,可(ke)驅動0~100%的阻(zu)性或(huo)非阻(zu)性負(fu)載(zai)。輸出阻(zu)抗匹(pi)配(pei)多個檔位(wei)可(ke)選(xuan),客(ke)戶(hu)可(ke)根據測(ce)試(shi)需求調節。

  本文實驗(yan)素材由西(xi)安(an)安(an)泰(tai)電(dian)子整理發(fa)布,如想了(le)解更多(duo)實驗(yan)方案,請(qing)持(chi)續(xu)關注安(an)泰(tai)官(guan)網www.aigtek.com。Aigtek是國(guo)內(nei)專業(ye)從事測量(liang)儀器研發(fa)、生產和銷售的(de)高科技企(qi)業(ye),一直專注于高壓(ya)放大(da)(da)器、電(dian)壓(ya)放大(da)(da)器、功率(lv)放大(da)(da)模塊、高精度電(dian)流源(yuan)等測試儀器產品的(de)研發(fa)與制造(zao)。

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