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西安安泰電子科技有限公司
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安泰電子【功率放大器應用】超聲導波在完整鋼軌中的衰減特性

時間:2021/4/6閱讀:347
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實驗名稱:超聲導波在鋼軌中衰減特性研究

研究方向:研究完整鋼軌中超聲導波衰減與溫度、應力、距離的定量關系。

實驗內容:

本實驗主要通過研究超聲導波在完整鋼軌中的衰減特性,借助有限元分析與現場實驗相結合,通過過控制變量法有規律的改變誘因條件,觀察固定節點處的接收信號,對接收信號進行處理,獲取接收信號的峰峰值,研究導波衰減與各個誘因間的定量關系。

測試目的:超聲導波衰減與各個誘因間的定量關系

測試設備:大型鋼軌拉伸臺、數顯軌溫計、任意函數發生器、功率放大器、示波器、換能器

實驗過程:

本實驗由任意函數發生器產生激勵信號,電壓放大器對激勵信號進行升壓放大,換能器在高壓激勵信號的作用下產生振動,振動耦合入鋼軌經過一定距離傳。然后,接收換能器從鋼軌中獲取振動信號,將振動信號轉化為電壓信號,由示波器顯示并保存接收換能器的電信號。需要改變鋼軌的應力狀態時,使用鋼軌拉伸臺對鋼軌施加拉壓應力。需要測量鋼軌溫度時,使用數顯軌溫計測量當前鋼軌的溫度。

實驗結果:

1)當鋼軌處于自由狀態時,溫度變化對鋼軌中超聲導波的衰減無明顯影響。

實驗結果1.png

實驗結果11.png

2)導波衰減與距離的關系:仿真與現場實驗所得到的超聲導波衰減系數較為吻合,但仍有一定的誤差。

實驗結果2.png實驗結果2.png

3)超聲導波在鋼軌傳播時,導波幅值與鋼軌應力呈線性關系,線性系數為2.248×10-6

實驗結果3.png

 

關于功率放大器:

本實驗采用的是Aigtek公司生產的ATA-4011型高壓功率放大器,對任意函數發生器產生的信號進行放大,從而激勵超聲導波換能器產生振動。ATA-4011功率放大器具有高速、寬頻帶,輸出電壓高,即使是上升沿陡峭的高速脈沖信號或復雜的波形信號,也可以將其放大,最大輸出電壓為160Vpp,可用于激勵壓電變化器、壓電動作執行機構等壓電元件,即使對于電容性/電感性的負載也能獲得良好的響應。

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