實驗名稱：超聲導(dao)波在鋼軌(gui)中衰減(jian)特(te)性研(yan)究

研究方向：研究完(wan)整鋼軌(gui)中超聲導波衰(shuai)減(jian)與溫度、應力、距離的定量關(guan)系。

實驗內(nei)容：

本實驗主要通過研究超聲導波在完整鋼軌中的衰減特性，借助有限元分析與現場實驗相結合，通過過控制變量法有規律的改變誘因條件，通過功率放大器放大信號觀察固定節點處的接收信號，對接收信號進行處理，獲取接收信號的峰峰值，研究導波衰減與各個誘因間的定量關系。

測試(shi)目的：超聲導波衰(shuai)減(jian)與(yu)各個誘因間的定量(liang)關(guan)系

測試設備：大型鋼軌拉伸臺、數顯軌溫計、任意函數發生器、功率放大器、示波器、換能器

實驗過程：

本實驗由任(ren)意(yi)函(han)數發生器(qi)產(chan)生激勵(li)(li)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號，電(dian)壓(ya)放大器(qi)對激勵(li)(li)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號進行升壓(ya)放大，換能器(qi)在高(gao)壓(ya)激勵(li)(li)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號的(de)作用(yong)下產(chan)生振動(dong)，振動(dong)耦(ou)合入鋼(gang)(gang)(gang)(gang)軌(gui)(gui)經(jing)過(guo)一(yi)定距離傳(chuan)。然(ran)后，接(jie)收換能器(qi)從鋼(gang)(gang)(gang)(gang)軌(gui)(gui)中獲取振動(dong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號，將振動(dong)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號轉(zhuan)化為電(dian)壓(ya)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號，由示波器(qi)顯(xian)示并(bing)保存接(jie)收換能器(qi)的(de)電(dian)信(xin)(xin)(xin)(xin)(xin)號。需要改變鋼(gang)(gang)(gang)(gang)軌(gui)(gui)的(de)應(ying)力狀態(tai)時(shi)，使(shi)用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)軌(gui)(gui)拉伸臺(tai)對鋼(gang)(gang)(gang)(gang)軌(gui)(gui)施(shi)加(jia)拉壓(ya)應(ying)力。需要測量(liang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)軌(gui)(gui)溫(wen)度時(shi)，使(shi)用(yong)數顯(xian)軌(gui)(gui)溫(wen)計測量(liang)當(dang)前鋼(gang)(gang)(gang)(gang)軌(gui)(gui)的(de)溫(wen)度。

實驗結果(guo)：

（1）當(dang)鋼軌處(chu)于自由狀態(tai)時，溫度變化對鋼軌中超(chao)聲導波(bo)的衰減無明顯影響。

（2）導波衰減與距離(li)的(de)關系：仿真與現場(chang)實驗所得到的(de)超聲(sheng)導波衰減系數較為吻合，但仍有一定的(de)誤差。

（3）超聲導波在鋼軌(gui)傳播時，導波幅值(zhi)與鋼軌(gui)應力呈線性(xing)(xing)關(guan)系，線性(xing)(xing)系數為2.248×10^-6。

關于功率放大器：

本實驗采用的是Aigtek公司生產的ATA-4011型高壓功率放大器，對任意函數發生器產生的信號進行放大，從而激勵超聲導波換能器產生振動。ATA-4011功率放大器具有高速、寬頻帶，輸出電壓高，即使是上升沿陡峭的高速脈沖信號或復雜的波形信號，也可以將其放大，最大輸出電壓為160Vpp，可用于激勵壓電變化器、壓電動作執行機構等壓電元件，即使對于電容性/電感性的負載也能獲得良好的響應。

       本(ben)文實驗素材由(you)西安安泰電子整(zheng)理發布(bu)，如(ru)想了(le)解更多實驗方案，請持續關注(zhu)安泰官網hkdyw.cn。Aigtek是(shi)國內專(zhuan)業(ye)從事測量儀器(qi)研發、生(sheng)產和銷售的高科技企業(ye)，一(yi)直專(zhuan)注(zhu)于功率(lv)放(fang)大器、高壓放大器、功率信號源、功率放大器模塊、計量校準源等測試儀器產品的研發與制造。