實驗名稱：基于尾波干涉的含缺陷焊縫損傷發展監測

　　研究方向：

　　焊接技術作為一種基本的工藝方法，已廣泛應用于航空、土木等各個工業領域［１，２］。然而，受焊接材料、工藝以及結構形式等因素影響，在焊接結構的焊縫處存在著裂紋、未焊透等各種缺陷。其中，未焊透缺陷是一種常見的焊縫缺陷，它能減少焊縫有效承載面積并降低焊接接頭的強度。在長期荷載條件下，缺陷處很容易產生應力集中，出現塑性變形，甚至成為裂紋源，最終導致焊接結構的失效。因此，對焊縫中的未焊透缺陷進行有效及時的檢測以及實時的質量監測，排除一些潛在的危險源，提前預防損傷的進一步發展，對保證焊接結構的安全性和可靠性具有重要的工程與經濟意義。

　　實驗內容：

　　為了監測焊縫處缺陷損傷的發展，需要用壓電陶瓷發射超聲波，并在焊縫另一端進行接收。在焊縫結構循環加載下，缺陷會發生變化，進而改變超聲波多重散射波的傳播路徑。本文應用超聲波的尾波干涉理論對焊縫損傷進行監測，并利用波形伸縮法對尾波的變化做量化評估。根據平均伸縮系數指標的變化，可以實現對焊縫缺陷在循環加載下的發展進行監測，焊縫監測原理圖如圖所示。ＰＺＴ１壓電陶瓷發射超聲波，ＰＺＴ２壓電陶瓷進行接收。在被接收前，超聲波會在試件內部發生多重散射，形成干涉波。通過對干涉波中尾波部分的分析，可以得出焊縫處缺陷的損傷狀況。

　　測試系統：

　　實驗設備包括一臺ＭＴＳ疲勞加載機，一臺配有示波器和任意波形發射器的集成機箱、高壓功率放大器（ATA-2021H）以及一臺搭載ＬａｂＶＩＥＷ數據采集軟件的電腦

　　結論：

　　本文提出了一種基于壓電傳感器的尾波干涉方法，對不同循環荷載次數下由未焊透缺陷引起的微小損傷變化進行監測。首先通過循環加載實驗的結果可得，隨著循環次數的增加，在相同加載力的作用下，ＭＴＳ軸向位移在逐漸增大，表明試件出現微小的塑性變形并且逐漸變大。然后對尾波干涉實驗得到的時域接收信號進行分析，對比了每個試件不同循環次數下的整體波形、直達波波形以及尾波波形，結果表明相對于直達波，不同循環次數下的尾波信號之間具有明顯的走時偏移；接下來，使用波形伸縮法進一步對不同尾波之間的走時偏移進行計算，得到了每個試件不同循環次數下的互相關系數，以及互相關系數最大值所對應的伸縮系數εｍａｘ，即尾波的相對波速變化值。根據３次重復實驗結果，得到了每個試件在不同循環次數下的平均伸縮系數εｍａｘ絕對值的變化趨勢，發現隨著循環次數的增加，平均伸縮系數εｍａｘ絕對值，即尾波相對波速的變化值逐漸增大，總體上具有一致的變化規律。根據循環次數與平均伸縮系數εｍａｘ絕對值的對應關系，可以看出通過對尾波相對波速變化值的計算，可以很好地反映出試件不同時刻下由未焊透缺陷引起的微小變化，實現對試件的損傷程度的量化分析。

　　圖：在不同伸縮系數下的平均值

　　ATA-2021B功率放大器參數指標：

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發布，西安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源、功率放大器模塊等電子測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業，為用戶提供具有競爭力的測試方案，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。如想了解更多實驗方案，請持續關注安泰電子官網www.gairou.cn或撥打029-88865020。

　　

　　本文實驗案例參考自知網論文《基于尾波干涉的含缺陷焊縫損傷發展監測》

 

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