高压功率放大器在材料损伤非线性振动声调制检测试验中的应用

实验名称：

功率放大器在材料损伤非线性振动声调制检测试验中的应用

研究方向：

材料探伤、非线性振动声调制

测试设备：

信号发生器、ATA-2041高压放大器、多功能测试仪、PZT压电片等

实验内容：

振动声调制技术是一种对微小缺陷有着较强灵敏度的非线性超声无损检测技术，通过同时向被检结构输入大振幅低频信号（通常来自冲击力锤、激振器、叠堆式压电陶瓷等）与高频超声信号（通常来自压电晶片），并使用压电晶片或激光测振仪对信号进行采集。若试样中存在缺陷，低频振动会使缺陷的接触状况发生改变并调制高频超声信号，通过分析调制边频与主频的比例来判断结构是否存在缺陷。

此方法不受待测结构形状限制，且具有设备要求低、检测速度快、检测灵敏度高于常规超声检测等优点，为复杂结构及大型结构的远端的检测提供了新思路基于以上特点，将非线性振动声调制检测技术应用于复合材料的低速冲击损伤检测，具有重要的研究意义。非线性振动声调制技术需在试样的模态频率处进行低频激励才会产生较强的调制效应，故频率选取会对检测结果产生较大影响。

实验结果：

本文使用非线性振动声调制技术对含冲击损伤复合材料层板进行检测，对激励信号的合理选取进行了相应研究，主要结论如下：

（1）非线性振动声调制技术通过高频超声与低频振动在结构中的相互作用，会产生调制边频，通过调制系数ＭＩ判断调制效应的大小以判断试样是否存在缺陷。通过合理选取激励频率与幅值，此技术能够有效判别复合材料中是否存在冲击损伤缺陷，且与超声Ｃ扫描结果趋势一致。

选取任意波形时试样的调制系数

（2）试样的调制系数随电压呈近似线性增长趋势，不同振动模态下产生的调制效应各不相同，合理选取超声频率及振动模态将有利于区分缺陷，文中选择特定超声频率、第５阶振动模态及较小的低频激励幅值即可较易分辨缺陷试样。

各样式判定系数

（3）材料自身及试验系统引入的非线性会对试验结果产生影响，如何将其影响降至最小以及如何对各层板间的损伤大小进行检测与定量分析值得进一步探讨与研究。

功率放大器在该实验中的作用：成功驱动压电陶瓷，完美放大电压信号

ATA-2041高压放大器参数：

 

　　审核编辑：汤梓红