功率放大器在lamb波时间反转法脱粘成像研究中的应用

 

实验名称:

功率放大器在lamb波时间反转法脱粘成像研究中的应用

测试目的:

在实际的大型固体火箭发动机结构中，复合材料壳体曲率较小，玻璃纤维也以一定规律进行铺层，且脱粘是复合材料壳体/绝热层界面间主要的缺陷形式，设计制备层状板结构的脱粘试件，并结合时间反转方法的理论基础及构建的干耦合Lamb波检测平台，开展脱粘缺陷成像的仿真及实验研究。
 

测试设备:

干耦合探头、任意信号发生器、ATA-4051功率放大器、多通道示波器、计算机等。

实验过程:

干耦合超声检测系统工作原理如图所示，首先由计算机上位软件ArbExpress通过两种方式编译波形:

① 利用函数编辑器输入波形的函数表达式；

 

② 导入离散数据列。这两种方式在时间反转过程中都将用到，原始激励波形需根据具体函数表达式编译，使发射探头得到正确良好的触发，时间反转信号二次加载时则需要导入离散数据列。然后发送编译波形至信号发生器，设定好原始激励波形的频率、幅值等参数，由功率放大器对原始波形进行增益放大才能达到要求。将放大后的信号加载至干耦合发射探头，在板状检测试件中激励出Lamb波，接收探头将会接收到响应信号，并将其发送至多通道示波器，最后在LabVIEW环境下读取各通道检测数据，并对结果进行后处理。

 

实验结果:

01

从图中可以看出，检测探头位置清晰可见，损伤区域与未损伤区域对比明显。制作的检测试件中缺陷中心位置为(400，400)，横向范围为390~430mm，纵向范围为380~420mm，根据无基准损伤成像方法实验得到的阈值化图像中显示出两个缺陷；

 

 

02

检测试件中预制缺陷的形状为三角形，而损伤成像中边缘较模糊，尚不能分辨出缺陷的具体形状；

03

损伤成像中存在多个比缺陷区域亮度稍低的虛像，形成过渡带,显示出两个缺陷，可能的原因是: ①检测探头个数较少，椭圆系存在多个交点; ②由于玻璃纤维材料的各向异性，导致部分不沿纤维铺层方向传播的路径信号非线性;③试件在粘接过程中由于胶粘剂的不均匀对检测信号造成了影响;④实验环境的变化对实验结果产生影响。

 

实验中用到的功率放大器ATA-4051参数指标：