實驗名稱：功率放大器在管道超聲導波無損檢測研究中的應用

研究方向：管道超聲導波無損檢測研究

實驗內容：利用簡正模態展開法研究了波導在彎管中的散射。首先，推導了彎管中簡正模態的雙正交關系，在此基礎上，用兩部分的簡正模態展開直管和彎曲部分之間界面處的位移場和應力場。然后，基于位移和應力費爾德連續性原理，將散射問題視為傳遞矩陣的本征問題，其解給出了界面處的模式轉換。對入射在彎管上的低頻縱模進行了實例研究，發現主導模式轉換為L（0,1）反射和從L（0.1）到F（1,1）的模式轉換。還進行了有限元模擬和實驗。L（0,1）彎曲反射和模式轉換F（1,1）清晰可見，與理論預測一致。對導波在彎管中的模態轉換進行研究，為管道無損檢測工程化打下基礎

測試目的：研究彎管導波模態轉變換特性

測試設備：信號發生器；功率放大器Aigtek ATA-3080；信號處理系統；自主設計的傳感器；自主設計的信號接收和調理裝置

放大器型號：ATA-3080功率放大器

實驗過程：測試管與“雙正交關系的數值驗證”部分中使用的相同；該不銹鋼管通過熱彎曲在其中間彎曲90°。由任意函數發生器產生5周期30kHz的音脈沖串，隨后由高壓功率放大器（Aigtek ATA-3080）放大。然后，將放大信號發送到發射換能器，以激發管道中的縱向導波。弱導波信號由接收換能器感測，并在由數據采集系統采集之前進行預放大和高通濾波。發射和接收傳感器放置在管道的同一端。采用磁致伸縮貼片換能器。四條長度為70 mm、寬度為5 mm、厚度為0.15 mm的預磁化鐵鈷合金條在圓周上等距排列，并用環氧樹脂膠縱向粘合在管道上。一個40 fnger電磁線圈纏繞在貼片上，用于傳輸和接收信號。

測試結果："L（0,1）彎曲反射明顯位于兩個連續末端反射的中間，這是因為彎曲位于管道的中間。還觀察到模式轉換F（1,1），這可以簡單地通過其傳播時間來證實。L（0,1）端反射（圖10中的波形1）與其連續F（1,1）波形（圖10的波形2）之間的時間差為~0.33毫秒。對于一個往返行程，入射L（0,1）兩次（前后）穿過彎道，因此從L（0.1）到F（1,1）的模式轉換發生兩次。波形2是L（0,1）模式傳播回來時的散射F（1,1）模。根據色散曲線（見圖2），波形1和2之間的理論時間差為0.3 ms，與實驗結果吻合良好。

 

圖中第一個 L（0,1）彎曲反射與第一個 L端部反射的振幅比為~0.2。在該脈沖回波實驗配置中，圖中的第一個彎曲反射實際上是第二個彎曲反射，因為第一個彎曲反射被初始脈沖掩蓋，無法區分。因此，第一個L（0,1）彎曲反射也由兩個L（1,0）彎曲反射組成。因此，約10%的入射L（0,1）模式由彎曲反射。總之，顯著的反射L（0,1）和模式轉換F（1,1）模式在彎曲處散射，且約10%的入射L（0，1）模式由彎曲反射的實驗結果與數值模擬吻合良好，從而驗證了理論預測。"

放大器在該實驗中發揮的效能：提高激發信號功率

功率放大器ATA-3080功率放大器參數指標：

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