實驗名稱：功率放大器在顆粒形狀特征的(de)表(biao)征及對(dui)砂土剪切(qie)模(mo)量影響的(de)研究(jiu)中(zhong)的應用

實驗設備：函數發生器、功率放大器、激發端彎曲元、電荷放大器、示波器等。

實(shi)驗目的：通過數字圖像(xiang)處理技(ji)術對顆(ke)粒形狀特征(zheng)的表征(zheng)以及實際砂土顆(ke)粒的形狀特征(zheng)進(jin)行研究，研究砂土(tu)顆粒形狀(zhuang)特征與剪切模量(liang)間(jian)的關系(xi)。

實驗過程：

（1）實驗平臺的搭建：

剪切波信號首先由(you)函數發生器生成，函數發生器的(de)輸(shu)出信號(hao)電壓較小，為了提(ti)高信號(hao)強度，在信號(hao)輸(shu)入激(ji)發端彎曲元之前通過ATA-4011高壓功率放大器對信(xin)號(hao)進行放大(da)(da)。經過(guo)放大(da)(da)的(de)信(xin)號(hao)輸入激(ji)發(fa)端(duan)彎(wan)曲(qu)(qu)元(yuan),彎(wan)曲(qu)(qu)元(yuan)上的(de)壓電陶瓷(ci)片在脈沖電壓的(de)作(zuo)用下振動，在土體中產生剪(jian)切波。接收端(duan)彎(wan)曲(qu)(qu)元(yuan)與(yu)激(ji)發(fa)端(duan)彎(wan)曲(qu)(qu)元(yuan)的(de)結構相同，作(zuo)用過(guo)程(cheng)相反，在接收到剪(jian)切波信(xin)號(hao)后,壓電陶瓷(ci)片產生振動，將機械(xie)能轉化為電能，即接收信(xin)號(hao)。

       接收端彎曲元接收到的信號通常較小，需要通過電荷放大器對信號進行放大，最后輸入示波器中顯示。功率放大器在向激發端彎曲元輸入信號的同時，也將信號輸入示波器中，通過比較接收(shou)信(xin)號和激發信(xin)號可(ke)以獲得(de)剪(jian)切(qie)波速(su)，進而計算出土體的(de)剪(jian)切(qie)模量。

（2）制樣

      四個砂樣(yang)分別制取兩(liang)種不同初始孔隙比的試(shi)樣(yang)，共進(jin)行8組試驗，并進行測試。 

實驗結(jie)果：

在試驗的加載階段，試樣的歸一化剪切模量與其形狀因子呈現出良好的相關性。在豎向荷(he)載(zai)相同(tong)的條(tiao)件下，顆粒形(xing)狀(zhuang)(zhuang)粗糙程(cheng)度越(yue)大(da)(da)，其形(xing)狀(zhuang)(zhuang)因子越(yue)大(da)(da)，則對(dui)應的歸一化剪切，模量越大。

實驗中用到的功率放大器ATA-4011參數指標：

電壓：最大輸出電壓160Vp-p（±80Vp）
電流：最大(da)輸出電流 1.41Ap 
帶寬：帶寬（-3dB）高達DC~1MHz

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