實驗名稱：鋼-混凝土組合結構界面損傷檢測技術

　　研究(jiu)方向：無損檢測

　　測試目的：

　　針對MASW方法的界面損傷方法，開展了系統的理論分析、試驗研究和參數分析，提出了完整的測試流程。研究成果可進一步完善鋼-混組合結構無損檢測技術，可用于指導MASW方法的實際工程應用。

　　測(ce)試設(she)備：ATA-2041高壓(ya)放大器、采(cai)集卡(ka)、示波器(qi)、任意函數波形發生器(qi)。

　　實驗過(guo)程(cheng)：

圖：MASW試驗檢測系統

　　搭建MASW檢測系統，MASW檢測系統的硬件核心為激勵源和傳感器兩部分，主要目的是激發頻率成分豐富的表面波并被傳感器陣列采集，選型標準需根據理論分析結果確定，其它硬件需要圍繞激勵源和傳感器進行選擇。檢測系統的軟件部分包括信號采集存儲和數據處理，其中信號采集需根據實際使用的設備有針對性地進行處理。

　　對于壓(ya)電(dian)陶瓷激勵，初期比選激勵信(xin)(xin)號(hao)時需要使用(yong)任意函數(shu)波形發(fa)(fa)生(sheng)器(qi)生(sheng)成(cheng)激勵信(xin)(xin)號(hao)，同時由于信(xin)(xin)號(hao)發(fa)(fa)生(sheng)器(qi)電(dian)壓(ya)較小，還需電(dian)壓(ya)放(fang)(fang)大器(qi)放(fang)(fang)大信(xin)(xin)號(hao)。本研究(jiu)采用(yong)任意函數(shu)波形發(fa)(fa)生(sheng)器(qi)和ATA-2041電壓放大器，二者配合可產生頻率500kHz以內，電壓200V以內的任意信號。

　　依據不同的(de)界(jie)面(mian)(mian)剝離缺(que)陷(xian)的(de)模擬方式，設計多組(zu)試驗，以鋼板厚(hou)度、界(jie)面(mian)(mian)剝離缺(que)陷(xian)的(de)平(ping)面(mian)(mian)尺寸和深度3個因素作為研究變量，分別采用以力錘(自動力錘)和壓電陶瓷作為激勵，以壓電陶瓷、超聲探頭、高頻加速度傳感器為振動傳感器，開展系統的試驗研究。

圖：缺陷區頻散曲線對(dui)比(bi)

　　實(shi)驗結果：

　　1、在理論研(yan)究(jiu)(jiu)方面(mian)，總結(jie)(jie)了影響鋼(gang)(gang)-混(hun)凝土(tu)(tu)組(zu)合結(jie)(jie)構頻散(san)特性(xing)的(de)兩(liang)個主要(yao)因素：鋼(gang)(gang)板厚度(du)與混(hun)凝土(tu)(tu)彈性(xing)模量，并通過參數分析，對比了膠結(jie)(jie)區和脫(tuo)粘區頻散(san)特性(xing)的(de)差異。研(yan)究(jiu)(jiu)結(jie)(jie)果表明，膠結(jie)(jie)區在低頻段(duan)具有體現混(hun)凝土(tu)(tu)Rayleigh波(bo)(bo)速(su)的(de)平臺(tai)段(duan)，脫(tuo)粘區整體波(bo)(bo)速(su)隨頻率降低而減小，且膠結(jie)(jie)區波(bo)(bo)速(su)普遍高于(yu)脫(tuo)粘區，尤其(qi)在膠結(jie)(jie)區的(de)平臺(tai)段(duan)部分差異最為明顯。參照MASW方法在勘(kan)探領域應(ying)用的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)成(cheng)果，確定了該方法應(ying)用于(yu)鋼(gang)(gang)-混(hun)凝土(tu)(tu)組(zu)合結(jie)(jie)構界面(mian)脫(tuo)粘檢測的(de)陣列布置長度(du)和陣列間距的(de)依據。

　　2、在設備選(xuan)型方面，本研究(jiu)(jiu)搭建(jian)了(le)多通道高頻數(shu)據(ju)同步(bu)采集(ji)系統(tong)(tong)，為后(hou)(hou)續(xu)(xu)開(kai)展(zhan)基(ji)(ji)于MASW方法(fa)的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗研究(jiu)(jiu)提供了(le)硬件(jian)(jian)基(ji)(ji)礎(chu)。此外，開(kai)發了(le)配套(tao)的(de)(de)(de)數(shu)據(ju)采集(ji)和分析系統(tong)(tong)，開(kai)展(zhan)了(le)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)軟件(jian)(jian)調試(shi)(shi)工作(zuo)。在此基(ji)(ji)礎(chu)上，進一(yi)步(bu)開(kai)展(zhan)了(le)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)激勵(li)源(yuan)和傳感器的(de)(de)(de)優化選(xuan)型試(shi)(shi)驗，確定了(le)最優的(de)(de)(de)激勵(li)方案和傳感器的(de)(de)(de)型號，為后(hou)(hou)續(xu)(xu)試(shi)(shi)驗研究(jiu)(jiu)提供了(le)豐富的(de)(de)(de)測(ce)試(shi)(shi)手(shou)段，以適應(ying)不同條(tiao)件(jian)(jian)下(xia)的(de)(de)(de)檢測(ce)要求(qiu)。

　　3、在試(shi)驗研(yan)究(jiu)方面，設計了(le)多(duo)組試(shi)驗構件，考(kao)察(cha)了(le)缺(que)陷長(chang)度、深度、缺(que)陷模擬方式、鋼(gang)板厚度等因素(su)對(dui)檢測(ce)結(jie)果的(de)影響(xiang)，系統分(fen)析了(le)缺(que)陷區邊界定位和陣(zhen)列長(chang)度與間距對(dui)結(jie)果的(de)影響(xiang)，總結(jie)了(le)一套完整的(de)檢測(ce)流程(cheng)(cheng)。檢測(ce)流程(cheng)(cheng)如下：

　　(1)根據理(li)論上的(de)(de)(de)明(ming)顯速度(du)差異范圍、膠結區頻(pin)率與波長的(de)(de)(de)關系及目(mu)標缺(que)陷最(zui)小(xiao)分辨(bian)率共同(tong)確定陣列(lie)長度(du)，建議在保證陣列(lie)長度(du)小(xiao)于(yu)膠結區理(li)論頻(pin)散曲線的(de)(de)(de)平臺段所對(dui)應的(de)(de)(de)最(zui)大波長的(de)(de)(de)一半的(de)(de)(de)前提(ti)下，盡可能地取目(mu)標缺(que)陷最(zui)小(xiao)分辨(bian)率的(de)(de)(de)2-4倍長度(du)；

　　(2)根據設備情況確(que)定(ding)通道數，盡可(ke)能在3通道以上，當信號質量較差時(shi)，需要盡可(ke)能多地布置傳感器；

　　(3)試(shi)測并調整(zheng)參數，通(tong)過標(biao)定試(shi)驗驗證測試(shi)系統的有效性和測試(shi)精(jing)度，獲得(de)缺陷區與非缺陷區的標(biao)準頻散曲線；

　　(4)開始(shi)檢測并時刻關注頻散曲(qu)線的變化，結合(he)標準頻散曲(qu)線判斷(duan)缺陷是否出(chu)現，移動(dong)陣列，確定缺陷邊界；

　　(5)測量結束，完(wan)成(cheng)測試(shi)數據(ju)頻(pin)散特性分(fen)析(xi)，確(que)定(ding)缺陷區域范(fan)圍(wei)。

　　安泰ATA-2041電壓放大器：

圖：ATA-2041電壓放大器指標參數

　　本文實驗素(su)材由西安(an)安(an)泰電(dian)子(zi)整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業從事功率放大(da)器、高壓放大器、功(gong)率信號源、前置微小信號(hao)放大器、高精度電壓源、高精度(du)電(dian)流源等電子(zi)測(ce)量儀器研發、生(sheng)產和銷(xiao)售的高科技企(qi)業。公司致力于功率放大(da)器(qi)(qi)、功率信號源、計量校準(zhun)源等產品為核心的(de)(de)相關行業測試解決方案的(de)(de)研(yan)究(jiu)，為用戶提供(gong)具有競(jing)爭力的(de)(de)測試方案，Aigtek已經成(cheng)為在業界擁(yong)有廣(guang)泛(fan)產品線，且具有相當(dang)規模的(de)(de)儀(yi)器(qi)(qi)設(she)備供(gong)應商，樣機都支持(chi)免費試用。如想了解更多(duo)功率放大(da)器(qi)(qi)等產品，請持(chi)續關注安泰電子官網hkdyw.cn或(huo)撥打029-88865020。

　　本(ben)文實(shi)驗案例參考自知網論文《基于(yu)MASW的鋼-混凝土組合結構界面損傷檢測技術》