鐵路運(yun)輸作(zuo)為我國交通強國戰略的重(zhong)要組成(cheng)部(bu)分(fen)，目(mu)(mu)前(qian)運(yun)營總里程已達15萬公里，且仍處于(yu)高速建(jian)設階段。鋼軌(gui)是列車運(yun)行的直接載(zai)體，由于(yu)長期運(yun)營和(he)振動沖(chong)擊(ji)，鋼軌(gui)內(nei)部(bu)和(he)表面會(hui)出現各種缺陷(xian)和(he)損(sun)傷，如不及時發現和(he)修復(fu)會(hui)直接危(wei)及列車和(he)乘客的安全。目(mu)(mu)前(qian)，鋼軌(gui)超聲損(sun)傷檢測通常采用(yong)壓電(dian)(dian)傳感器，然而每個(ge)傳感器都需要一根(gen)電(dian)(dian)源線連接，很(hen)難實(shi)現多點(dian)復(fu)用(yong)檢測。相比(bi)之下(xia)，光(guang)纖光(guang)柵（FBG）具備(bei)抗電(dian)(dian)磁干擾、易復(fu)用(yong)和(he)耐(nai)腐蝕等(deng)獨特(te)優點(dian)，非常適(shi)合用(yong)于(yu)惡劣環境中對長距離(li)結構（例如鋼軌(gui)）進行損(sun)傷探測。

　　Aigtek的功率放大器，在驅動壓電(dian)陶瓷(ci)和超聲領域(yu)中，有廣泛(fan)的應用，根據不(bu)同(tong)的參(can)數，有不(bu)同(tong)適(shi)配(pei)的儀器，能(neng)夠驅動市面上大部分壓電(dian)陶瓷(ci)和超聲換能(neng)器。

　　實驗名稱：光纖(xian)光柵超聲波傳感器(qi)研究(jiu)

　　實(shi)驗原理：利用超聲(sheng)波(bo)激(ji)勵(li)機(ji)械(xie)結構(gou)或裝置(zhi)，通(tong)(tong)過分布布置(zhi)的FBG測量攜帶(dai)損傷信息的結構(gou)的應(ying)力(li)應(ying)變（場）信號和超聲(sheng)波(bo)等信號，進而(er)分析機(ji)械(xie)結構(gou)的損傷情況。利用聲(sheng)發射技術對鋼軌(gui)進行(xing)(xing)(xing)實(shi)時在線(xian)監測，當有裂(lie)紋預警后(hou)，使用主動超聲(sheng)激(ji)勵(li)對已有裂(lie)紋進行(xing)(xing)(xing)復檢。檢測過程無需占用列(lie)車運行(xing)(xing)(xing)時間，通(tong)(tong)過長期固定于鋼軌(gui)，上的傳感(gan)器即可實(shi)現裂(lie)紋的全(quan)斷(duan)面、全(quan)天候在線(xian)監測。

　　實驗框圖：

　　實驗系統實拍圖：

　　實驗過程：

　　主動激勵信號在傳播到裂紋處時會逐漸衰減，同時經過裂紋邊界時也會發生反射和透射等現象，進一步消耗信號能量，很容易被解調系統的噪聲掩蓋而難以區分。因此，為了更清晰地觀察到衰減后的波形，需要信號發生器產生激勵信號通過ATA-2021B高壓放大器進一步(bu)增強激勵信號(hao)，并(bing)對(dui)感測(ce)(ce)信號(hao)進行濾波(bo)處理(li)，使(shi)用雙斜錐FBG超(chao)聲(sheng)波(bo)傳感器(qi)探(tan)測(ce)(ce)被(bei)測(ce)(ce)結構中的脈沖信號(hao)，同時用示(shi)波(bo)觀察信號(hao)波(bo)形。

　　實驗(yan)結(jie)果(guo)：通(tong)過(guo)斷(duan)鉛(qian)實驗(yan)、PZT主動(dong)激勵鋼板實驗(yan)和COMSOL有(you)限元軟件研究(jiu)雙(shuang)斜錐光(guang)纖光(guang)柵(zha)超聲(sheng)(sheng)(sheng)波傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)識別損(sun)(sun)傷的(de)(de)能力。研究(jiu)結(jie)果(guo)表明，該傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)可(ke)(ke)以有(you)效(xiao)檢測(ce)到鉛(qian)筆芯斷(duan)裂發出(chu)的(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)發射(she)信(xin)號，并可(ke)(ke)以識別出(chu)鋼板上半徑5mm的(de)(de)孔洞。同時，通(tong)過(guo)COMSOL有(you)限元軟件分析(xi)表明提(ti)高超聲(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號的(de)(de)頻率(lv)可(ke)(ke)檢測(ce)更小的(de)(de)損(sun)(sun)傷，1.5MHz超聲(sheng)(sheng)(sheng)信(xin)號可(ke)(ke)識別約2mm的(de)(de)裂紋；該傳(chuan)感(gan)(gan)(gan)器(qi)還具(ju)有(you)對鋼軌損(sun)(sun)傷進行定位(wei)的(de)(de)功(gong)能。

　　功率放大(da)器推(tui)薦：ATA-2000系列高壓放大(da)器

　　圖：ATA-2000系列高壓放大器指標參數

　　ATA-2000系(xi)列是一款(kuan)理想的(de)可放大(da)交(jiao)、直流(liu)信號的(de)高(gao)(gao)壓放大(da)器(qi)。最(zui)大(da)差分輸(shu)出1600Vp-p(±800Vp)高(gao)(gao)壓，可以驅動高(gao)(gao)壓型(xing)負載。電壓增益數控可調，一鍵保(bao)存(cun)常用設置，為您提供(gong)了方便簡潔的(de)操作(zuo)選擇，同時雙通道高(gao)(gao)壓放大(da)器(qi)輸(shu)出還(huan)可同步調節，可與主流(liu)的(de)信號發生(sheng)器(qi)配套使用，實現信號的(de)放大(da)。

　　功放發(fa)揮(hui)的(de)效(xiao)能：為整個實(shi)驗中的(de)核(he)心(xin)部分，在(zai)此實(shi)驗中發(fa)揮(hui)的(de)作用是提供(gong)200Vpp的(de)高(gao)穩定(ding)性，低失真度(du)的(de)交流信號，用來驅(qu)動FBG超聲波(bo)傳感器。

　　應用場景：鋼軌無損探傷、橋梁等長距離結構的健康監測、光聲內窺成像

　　本資(zi)料由Aigtek安(an)(an)泰(tai)電(dian)子整理(li)發布，更多案(an)例及產(chan)(chan)品詳情請持(chi)續關注(zhu)我們。西安(an)(an)安(an)(an)泰(tai)電(dian)子Aigtek已經成為在業界擁有(you)廣泛產(chan)(chan)品線，且具有(you)相當規模的儀器設備供應(ying)商(shang)，樣機都支持(chi)免費試用。如想(xiang)了解更多功率(lv)放大器等產(chan)(chan)品，請持(chi)續關注(zhu)安(an)(an)泰(tai)電(dian)子官網hkdyw.cn或(huo)撥打029-88865020。