ATA-2041高壓放大器在CFRP板分層缺陷的空耦超聲原位測量中的應用
空氣耦合超聲波技術，作為一種高效且無損的檢測方法，近年來在工業領域受到了廣泛關注。其獨特之處在于利用空氣作為耦合介質，無需與被測物體直接接觸，即可實現高精度的檢測與成像。它能夠檢(jian)測(ce)(ce)在(zai)用CFRP板中(zhong)的缺(que)陷確保其應用安(an)全，但傳統的空氣(qi)耦合超聲方(fang)法(fa)通常依(yi)賴于線(xian)性(xing)缺(que)陷指數在(zai)表(biao)征小尺寸缺(que)陷方(fang)面無效。此(ci)外(wai)掃描(miao)步長(chang)完全限制了它們的成像(xiang)空間分(fen)(fen)辨(bian)率(lv)(lv)，導致成像(xiang)空間分(fen)(fen)辨(bian)率(lv)(lv)與檢(jian)測(ce)(ce)效率(lv)(lv)之間的矛(mao)盾。
為了解決上述問(wen)題，來自哈(ha)爾濱工業大學儀器科學與技術學院(yuan)的研究團(tuan)隊(dui)，提出(chu)了非線性缺陷(xian)指數(shu)和自適應(ying)加權成像算法。該研究成果發表在工程機械領域知名研(yan)究(jiu)國際期刊《Mechanical Systems and Signal Processing》中，今天Aigtek就給(gei)大家深入分享一下。
ATA-2041高壓放(fang)大器(qi)在CFRP板分層缺陷的空耦超聲原位測量中(zhong)的應用(yong)
復(fu)合材(cai)料無(wu)損檢測
ATA-2041高壓放(fang)大器、函數(shu)(shu)信號發生(sheng)器，壓電陶瓷片，數(shu)(shu)據(ju)采(cai)集卡，示波器，PC 等(deng)
空氣耦合超聲技術非(fei)線性缺陷指數(shu)(shu)和(he)自(zi)適應加權成(cheng)像算法中，非(fei)線性缺陷指數(shu)(shu)使用蘭姆(mu)波(bo)的相對非(fei)線性系數(shu)(shu)增強檢測小尺寸缺陷的能(neng)力。考(kao)慮到(dao)波(bo)束寬度，自(zi)適應加權成(cheng)像算法構(gou)造了任(ren)意成(cheng)像點(dian)與所有(you)成(cheng)像點(dian)之間(jian)的關系(xi)掃描路徑。此時，成(cheng)像空間(jian)分(fen)辨率可以(yi)任(ren)意設置，消除了取決于掃描步長。
任意信(xin)號函數發生器(qi)產生漢寧窗(chuang)調(diao)制(zhi)中心頻率為200kHz的(de)(de)(de)正弦脈沖信(xin)號。隨后(hou)采用(yong)電壓功率放大器(qi)將激勵信(xin)號電壓提高到400Vpp，以確保空(kong)氣耦合換能器(qi)激發足(zu)夠的(de)(de)(de)聲(sheng)學能量。由XZ調(diao)節平(ping)臺調(diao)節兩個空(kong)氣耦合超聲(sheng)換能器(qi)之(zhi)間的(de)(de)(de)水(shui)平(ping)距離(li)以及空(kong)氣耦合超聲(sheng)傳(chuan)感器(qi)和CFRP板(ban)之(zhi)間的(de)(de)(de)垂直距離(li)。
角度調節器(qi)(qi)調節空氣(qi)耦(ou)合(he)超(chao)聲換(huan)(huan)(huan)能器(qi)(qi)的(de)入射角和接(jie)收角θ，確保空耦(ou)超(chao)聲換(huan)(huan)(huan)能器(qi)(qi)在CFRP板中產生Lamb波(bo)(bo)，并(bing)消除直達波(bo)(bo)的(de)干擾(rao)。XY運動(dong)平臺實現0°纖(xian)維(wei)方向和90°纖(xian)維(wei)方向的(de)步進掃描。由于空氣(qi)中的(de)信(xin)號衰減較(jiao)大(da)，前(qian)置放大(da)器(qi)(qi)對空耦(ou)超(chao)聲換(huan)(huan)(huan)能器(qi)(qi)的(de)接(jie)收信(xin)號進行放大(da)。高速采集卡采集回(hui)波(bo)(bo)信(xin)號并(bing)上(shang)(shang)傳至上(shang)(shang)位機進行處理和成像。
實驗結果表明，所提出的(de)非線(xian)性缺陷(xian)指數(shu)可以(yi)比線(xian)性缺陷(xian)指數(shu)更準(zhun)確地表征小尺寸(cun)缺陷(xian)缺陷(xian)指數(shu)。當(dang)增(zeng)加掃描(miao)步長(chang)以(yi)提高檢測(ce)效率(lv)(lv)(lv)時(shi)自適應加權成(cheng)像(xiang)算法可以(yi)獲(huo)得更好的(de)成(cheng)像(xiang)空(kong)間分(fen)辨率(lv)(lv)(lv)對傳統的(de)缺陷(xian)概率(lv)(lv)(lv)成(cheng)像(xiang)算法進行(xing)了改(gai)進。
對于直徑為10mm的(de)小缺陷，所(suo)提出的(de)方法(fa)的(de)面積檢(jian)測誤差僅為7.8%，而傳統的(de)該方法(fa)的(de)誤差為22.4%。
實(shi)驗中用到的ATA-2041高(gao)壓放大(da)器的參(can)數指標(biao)：
