實驗名稱：基于壓電材料的飛機結(jie)冰(bing)探測

　　實驗原理：通(tong)過在(zai)鋁(lv)板(ban)模型表面的壓電發射傳感器激(ji)發超聲導波，超聲導波在(zai)鋁(lv)板(ban)上傳播遇到(dao)冰層時(shi)，會發生一系列的變(bian)化，然后通(tong)過在(zai)另一側的接(jie)收(shou)(shou)壓電片(pian)利(li)用(yong)壓電效應接(jie)收(shou)(shou)到(dao)交變(bian)電壓信號,然后利(li)用(yong)采集(ji)系統將接(jie)收(shou)(shou)到(dao)的信號采集(ji)到(dao)上位(wei)機中進(jin)行觀察處理(li)。

　　圖a結冰探測系(xi)統(tong)設備工作流程圖

　　測試設備：信(xin)號發生器(qi)、ATA-8202射頻功率放大(da)器(qi)、壓電陶(tao)瓷、信(xin)號采集(ji)卡、電腦軟件(jian)

　　實驗過程：本實驗利用NACA0012翼型為模型，如b所示，整個(ge)翼型夾持在支撐臺上。類似于平(ping)行(xing)布(bu)局(ju)，同樣在一(yi)側(ce)(ce)采用8個(ge)壓電激勵器(qi)另一(yi)側(ce)(ce)8個(ge)接收傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi):在采集(ji)數據時(shi)，是一(yi)側(ce)(ce)8個(ge)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)依次發(fa)射信(xin)(xin)號(hao)，當某1個(ge)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)發(fa)射信(xin)(xin)號(hao)時(shi)，平(ping)行(xing)線另一(yi)側(ce)(ce)8個(ge)傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)接收信(xin)(xin)號(hao)。這樣，當完(wan)成一(yi)個(ge)工作循(xun)環時(shi)，共采集(ji)8x8=64組數據，使用ATA-8202作為驅動源，使用泰克(ke)示波器(qi)提供(gong)信(xin)(xin)號(hao)，軟件部分集(ji)成了信(xin)(xin)號(hao)發(fa)生控(kong)制、采集(ji)卡控(kong)制、信(xin)(xin)號(hao)檢測、信(xin)(xin)號(hao)采集(ji)和結果分析功能五個(ge)模塊。

　　圖b機翼(yi)布局實物圖

　　雖(sui)然(ran)存在一(yi)定(ding)的(de)(de)曲(qu)率但此時激發的(de)(de)仍然(ran)是(shi)一(yi)種超(chao)(chao)聲導波(bo)，不(bu)過(guo)導波(bo)模(mo)態較為復雜，觀察一(yi)組(zu)信號(hao)，如(ru)c所示(shi)，可(ke)以看出，在此時翼型情(qing)況下導波(bo)模(mo)態出現(xian)了不(bu)同(tong)程度(du)的(de)(de)模(mo)態轉(zhuan)換現(xian)象，如(ru)果單單分析一(yi)對傳感器是(shi)很難(nan)提(ti)取(qu)到有用的(de)(de)結(jie)冰信息，需要利用到概率重構算(suan)法和定(ding)位算(suan)法才能大(da)致的(de)(de)給(gei)出結(jie)冰特征參數，這也證(zheng)明了在復雜或(huo)者更為實際的(de)(de)情(qing)況下，超(chao)(chao)聲導波(bo)結(jie)冰探測技術是(shi)可(ke)以實現(xian)結(jie)冰探測的(de)(de)，但是(shi)同(tong)樣也存在著一(yi)些問題。

　　圖(tu)c翼型導(dao)波(bo)信號圖(tu)

　　圖(tu)d機翼布(bu)局結冰概率圖(tu)

　　由圖(tu)d直觀的(de)看來，在(zai)翼型的(de)結(jie)冰圖(tu)像上(shang)比平行(xing)布局的(de)圖(tu)概(gai)率偏小，準(zhun)確性稍弱，同時大(da)概(gai)率范圍也較平行(xing)布局偏大(da)。但仍能探測(ce)到冰的(de)存在(zai)，能大(da)致的(de)反(fan)映監控區(qu)域的(de)結(jie)冰情況。

　　實驗結(jie)(jie)(jie)果：在(zai)(zai)(zai)機翼布(bu)局下，能檢測到結(jie)(jie)(jie)冰(bing)(bing)存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)，并且能大致反(fan)映結(jie)(jie)(jie)冰(bing)(bing)程度最(zui)嚴重的(de)(de)區(qu)(qu)域，但(dan)在(zai)(zai)(zai)非結(jie)(jie)(jie)冰(bing)(bing)區(qu)(qu)域存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)一定(ding)誤(wu)差，導致結(jie)(jie)(jie)冰(bing)(bing)重構(gou)圖(tu)像不理(li)想。分(fen)析這種現(xian)象(xiang)(xiang)產(chan)生(sheng)的(de)(de)原因，由(you)于在(zai)(zai)(zai)機翼布(bu)局下，由(you)于是(shi)人(ren)工(gong)噴水(shui)結(jie)(jie)(jie)冰(bing)(bing)，結(jie)(jie)(jie)冰(bing)(bing)冰(bing)(bing)型不均勻，有致密的(de)(de)孔隙，而(er)當導波通(tong)過(guo)結(jie)(jie)(jie)冰(bing)(bing)區(qu)(qu)域時(shi)(shi)，冰(bing)(bing)層的(de)(de)反(fan)射、散射現(xian)象(xiang)(xiang)非常復雜，這使得在(zai)(zai)(zai)接收傳(chuan)感器端接收到的(de)(de)信號出(chu)現(xian)了(le)許多波形(xing)的(de)(de)疊加(jia)，導致與理(li)想結(jie)(jie)(jie)果出(chu)入較大。除此(ci)之(zhi)(zhi)外，薄(bo)的(de)(de)機翼結(jie)(jie)(jie)構(gou)加(jia)工(gong)困(kun)難(nan)，機翼結(jie)(jie)(jie)構(gou)在(zai)(zai)(zai)制(zhi)作加(jia)工(gong)時(shi)(shi)可能存(cun)(cun)在(zai)(zai)(zai)誤(wu)差。除此(ci)之(zhi)(zhi)外，冰(bing)(bing)的(de)(de)厚度，冰(bing)(bing)的(de)(de)形(xing)態(霜冰(bing)(bing)、明冰(bing)(bing)和混(hun)合冰(bing)(bing))都對(dui)結(jie)(jie)(jie)果有一定(ding)的(de)(de)影(ying)響。

　　ATA-8202款射頻功率放大器，P1dB輸出功(gong)率100W，飽和輸出功(gong)率200W。增益(yi)數(shu)控可調，一鍵保存設置，提供(gong)了方便簡潔的(de)(de)操作選擇，可與主流的(de)(de)信(xin)號發(fa)生器配套使用，實現射頻信(xin)號的(de)(de)完美(mei)放大。寬范圍供(gong)電(dian)電(dian)源(yuan)(yuan)，可兼容全(quan)球不同地(di)區的(de)(de)電(dian)源(yuan)(yuan)標準。

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