實驗名稱：基(ji)于HSP試件和PZT換能器的導波傳(chuan)播與脫(tuo)粘分層驗證(zheng)實(shi)驗

　　研究方向：探(tan)究(jiu)蜂窩夾層板（HSP）高(gao)頻(pin)導(dao)波(bo)頻(pin)散(san)特(te)性與(yu)脫粘(zhan)分(fen)(fen)層損傷(shang)的(de)(de)關聯機制及監測(ce)(ce)方法優(you)化。通(tong)過等效換算(suan)法構建周期性結(jie)構模型，結(jie)合仿(fang)真量(liang)(liang)化導(dao)波(bo)波(bo)長與(yu)蜂窩芯(xin)尺度對頻(pin)散(san)特(te)性的(de)(de)影(ying)響規律(lv)；進一步通(tong)過實體(ti)有限元(yuan)模型和PZT傳感實驗驗證高(gao)頻(pin)導(dao)波(bo)的(de)(de)“脫粘(zhan)式分(fen)(fen)流(liu)”傳播特(te)征(zheng)(zheng)，揭示脫粘(zhan)分(fen)(fen)層導(dao)致(zhi)Ao模態幅值(zhi)顯著(zhu)增大的(de)(de)損傷(shang)敏感機制；提出以高(gao)頻(pin)激勵的(de)(de)Ao模態時域響應作為(wei)特(te)征(zheng)(zheng)參量(liang)(liang)，實現脫粘(zhan)分(fen)(fen)層的(de)(de)精(jing)準識(shi)別，為(wei)列車(che)、航(hang)空航(hang)天等領域的(de)(de)HSP結(jie)構健(jian)康監測(ce)(ce)提供(gong)高(gao)靈敏度、低誤報率的(de)(de)工程解決方案。

　　實驗目的：首先通(tong)過理論建模與(yu)(yu)有限(xian)元仿(fang)真探究蜂窩夾層板中導(dao)(dao)波(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)長與(yu)(yu)蜂窩芯單胞邊長比例(li)對頻(pin)散特性(xing)、導(dao)(dao)波(bo)(bo)(bo)模態傳播路(lu)徑及能量分布的(de)影(ying)響規律；進一(yi)步基(ji)于實(shi)體有限(xian)元模型和PZT傳感(gan)實(shi)驗(yan)，針對脫(tuo)粘(zhan)分層導(dao)(dao)致的(de)導(dao)(dao)波(bo)(bo)(bo)“分流效應”設計(ji)驗(yan)證方(fang)案(an)，通(tong)過鋁制HSP試件和預制脫(tuo)粘(zhan)區(qu)域(yu)的(de)對照實(shi)驗(yan)，量化脫(tuo)粘(zhan)狀(zhuang)態下Ao模態時域(yu)幅值的(de)變化特征(zheng)，驗(yan)證高頻(pin)導(dao)(dao)波(bo)(bo)(bo)對脫(tuo)粘(zhan)損傷的(de)敏感(gan)性(xing)與(yu)(yu)識別可靠性(xing)。

　　測試設備：信號發(fa)生器、示波器、ATA-2021B高(gao)壓(ya)放大器、PZT換能器、HSP試件(jian)、計算機等。

　　實驗過程：首先(xian)通過(guo)計算機仿(fang)真模擬聲波(bo)在蜂(feng)窩(wo)(wo)(wo)夾層板(ban)中(zhong)的(de)傳(chuan)播規律，發(fa)(fa)現當聲波(bo)波(bo)長小于蜂(feng)窩(wo)(wo)(wo)格尺寸的(de)5倍時(shi)，聲波(bo)會集中(zhong)在材料(liao)表(biao)面(mian)傳(chuan)播，且傳(chuan)統理論模型(xing)會失效。基于這一發(fa)(fa)現，制(zhi)作了帶有(you)預制(zhi)"脫膠"損傷的(de)鋁制(zhi)蜂(feng)窩(wo)(wo)(wo)板(ban)試件，并在試件表(biao)面(mian)布(bu)置(zhi)了7個微型(xing)傳(chuan)感器(qi)陣列。通過(guo)信號發(fa)(fa)生(sheng)器(qi)產生(sheng)100kHz的(de)檢(jian)測聲波(bo)，經放大(da)后驅動傳(chuan)感器(qi)發(fa)(fa)射聲波(bo)，并接收傳(chuan)回(hui)的(de)信號。

　　圖1實(shi)驗系統實(shi)物(wu)圖

　　圖2實(shi)驗系統框圖

　　實驗結果：當聲波經過脫膠(jiao)區域(yu)時，一種特定模(mo)式的聲波（Ao模(mo)態）幅度(du)(du)會(hui)(hui)顯著增大48%，而其他波形的能量則會(hui)(hui)衰減(jian)35%。這種"幅度(du)(du)增大"現象與脫膠(jiao)面積大小呈正比(bi)關系(xi)，成為(wei)了識別隱藏損(sun)(sun)傷的明確(que)信號(hao)。通過多次測試，最(zui)終確(que)定100kHz是最(zui)佳(jia)檢測頻率(lv)，并以Ao模(mo)態幅度(du)(du)增加(jia)30%作(zuo)為(wei)損(sun)(sun)傷判斷閾值。

　　圖3脫(tuo)粘與(yu)健康HSP時域(yu)信號(hao)對比

　　圖(tu)4激勵(li)信號與傳(chuan)感信號的(de)對比(bi)

　　圖5HSP結構的頻散曲線

　　放大器(qi)在該實驗(yan)中(zhong)發揮的效能：信(xin)號(hao)放大器(qi)通過(guo)單級增益放大機制(zhi)，將信(xin)號(hao)發生器(qi)輸出的毫瓦級激(ji)勵信(xin)號(hao)提升至伏特量(liang)級驅(qu)動(dong)電壓(ya)，從(cong)而驅(qu)動(dong)PZT壓(ya)電陶(tao)瓷(ci)作動(dong)器(qi)產生高頻導(dao)波，克(ke)服(fu)HSP結(jie)構中(zhong)導(dao)波傳播的能量(liang)衰減，確保(bao)脫粘分流的損傷特征可(ke)被(bei)傳感器(qi)精(jing)準(zhun)捕(bu)獲。

　　安(an)泰ATA-2021B高(gao)壓(ya)放大器：

　　圖：ATA-2021B高壓放大器指標參數

　　本文實驗素(su)材由西安(an)(an)安(an)(an)泰電(dian)子(zi)整理發布(bu)。西安(an)(an)安(an)(an)泰電(dian)子(zi)是專業(ye)從事功率放大(da)(da)(da)器(qi)(qi)、高(gao)(gao)壓放大(da)(da)(da)器(qi)(qi)、功率信號(hao)源(yuan)、前(qian)置微(wei)小(xiao)信號(hao)放大(da)(da)(da)器(qi)(qi)、高(gao)(gao)精(jing)度電(dian)壓源(yuan)、高(gao)(gao)精(jing)度電(dian)流源(yuan)等電(dian)子(zi)測(ce)量儀(yi)器(qi)(qi)研發、生(sheng)產和銷售的高(gao)(gao)科技企(qi)業(ye)。公司(si)致力(li)于功率放大(da)(da)(da)器(qi)(qi)、功率信號(hao)源(yuan)、計(ji)量校準(zhun)源(yuan)等產品為(wei)核心的相關行(xing)業(ye)測(ce)試解決方案(an)的研究，為(wei)用戶提供(gong)具有(you)競(jing)爭力(li)的測(ce)試方案(an)，Aigtek已經成為(wei)在業(ye)界擁有(you)廣泛產品線(xian)，且具有(you)相當規模(mo)的儀(yi)器(qi)(qi)設(she)備(bei)供(gong)應商，樣機都支持免費試用。如想(xiang)了解更多功率放大(da)(da)(da)器(qi)(qi)等產品，請持續(xu)關注安(an)(an)泰電(dian)子(zi)官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。