實驗名稱：功率放大器基于lamb波時間反轉(zhuǎn)法的脫粘缺陷成像仿真研究

實驗目的：在實際的大型固體火箭發(fā)動機結(jié)構(gòu)中，復合材料殼體曲率較小，玻璃纖維也以一定規(guī)律進行鋪層，且脫粘是復合材料殼體/絕熱層界面間主要的缺陷形式，設(shè)計制備層狀板結(jié)構(gòu)的脫粘試件，并結(jié)合前文時間反轉(zhuǎn)方法的理論基礎(chǔ)及構(gòu)建的干耦合Lamb波檢測平臺，開展脫粘缺陷成像的仿真及實驗研究。

實驗設(shè)備：干耦合探頭、任意信號發(fā)生器、ATA-4051高壓功率放大器、多通道示波器、計算機等。

實驗過程：

硬件設(shè)備的搭建：

干耦合Lamb波檢測硬件系統(tǒng)主要由干耦合探頭、任意信號發(fā)生器、功率放大器、多通道示波器、計算機及相應(yīng)檢測軟件組成。

 

干耦合超聲成像檢測系統(tǒng)原理圖

      干耦合超聲檢測系統(tǒng)工作原理如圖所示，首先由計算機上位軟件ArbExpress通過兩種方式編譯波形: (1 )利用函數(shù)編輯器輸入波形的函數(shù)表達式； (2)導入離散數(shù)據(jù)列。這兩種方式在時間反轉(zhuǎn)過程中都將用到，原始激勵波形需根據(jù)具體函數(shù)表達式編譯，使發(fā)射探頭得到正確良好的觸發(fā)，時間反轉(zhuǎn)信號二次加載時則需要導入離散數(shù)據(jù)列。然后發(fā)送編譯波形至信號發(fā)生器，設(shè)定好原始激勵波形的頻率、幅值等參數(shù)，由功率放大器對原始波形進行增益放大才能達到要求。將放大后的信號加載至干耦合發(fā)射探頭，在板狀檢測試件中激勵出Lamb波，接收探頭將會接收到響應(yīng)信號，并將其發(fā)送至多通道示波器，最后在LabVIEW環(huán)境下讀取各通道檢測數(shù)據(jù)，并對結(jié)果進行后處理。

 

實驗結(jié)果：

 

六探頭缺陷實驗成像

(1)從圖5.13中可以看出，檢測探頭位置清晰可見，損傷區(qū)域與未損傷區(qū)域?qū)?span style="font-family: 微軟雅黑; font-size: 14px;">比明顯。制作的檢測試件中缺陷中心位置為(400,400),橫向范圍為390~430mm,縱向范圍為380~420mm，根據(jù)無基準損傷成像方法實驗得到的閾值化圖像中顯示出兩個缺陷;

(2)檢測試件中預制缺陷的形狀為三角形，而損傷成像中邊緣較模糊，尚不能分辨出缺陷的具體形狀;

(3)損傷成像中存在多個比缺陷區(qū)域亮度稍低的虛像，形成過渡帶,顯示出兩個缺陷，可能的原因是: 1)檢測探頭個數(shù)較少，橢圓系存在多個交點; 2)由于玻璃纖維材料的各向異性，導致部分不沿纖維鋪層方向傳播的路徑信號非線性; 3)試件在粘接過程中由于膠粘劑的不均勻?qū)z測信號造成了影響;4)實驗環(huán)境的變化對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響。

實驗中所以用的功率放大器ATA-4051參數(shù)指標：

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注：此實驗案例參考自知網(wǎng)論文《固體火箭發(fā)動機多層粘接結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測干耦合方法研究》

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