實驗名稱：功率放大器基于lamb波時間反轉法的脫粘缺陷成像仿真研究

實驗目的：在實際的大型固體火箭發動機結構中，復合材料殼體曲率較小，玻璃纖維也以一定規律進行鋪層，且脫粘是復合材料殼體/絕熱層界面間主要的缺陷形式，設計制備層狀板結構的脫粘試件，并結合前文時間反轉方法的理論基礎及構建的干耦合Lamb波檢測平臺，開展脫粘缺陷成像的仿真及實驗研究。

實驗設備：干耦合探頭、任意信號發生器、ATA-4051高壓功率放大器、多通道示波器、計算機等。

實驗過程：

硬件設備的搭建：

干耦合Lamb波檢測硬件系統主要由干耦合探頭、任意信號發生器、功率放大器、多通道示波器、計算機及相應檢測軟件組成。

 

干耦合超聲成像檢測系統原理圖

      干耦合超聲檢測系統工作原理如圖所示，首先由計算機上位軟件ArbExpress通過兩種方式編譯波形: (1 )利用函數編輯器輸入波形的函數表達式； (2)導入離散數據列。這兩種方式在時間反轉過程中都將用到，原始激勵波形需根據具體函數表達式編譯，使發射探頭得到正確良好的觸發，時間反轉信號二次加載時則需要導入離散數據列。然后發送編譯波形至信號發生器，設定好原始激勵波形的頻率、幅值等參數，由功率放大器對原始波形進行增益放大才能達到要求。將放大后的信號加載至干耦合發射探頭，在板狀檢測試件中激勵出Lamb波，接收探頭將會接收到響應信號，并將其發送至多通道示波器，最后在LabVIEW環境下讀取各通道檢測數據，并對結果進行后處理。

 

實驗結果：

 

六探頭缺陷實驗成像

(1)從圖5.13中可以看出，檢測探頭位置清晰可見，損傷區域與未損傷區域對比明顯。制作的檢測試件中缺陷中心位置為(400,400),橫向范圍為390~430mm,縱向范圍為380~420mm，根據無基準損傷成像方法實驗得到的閾值化圖像中顯示出兩個缺陷;

(2)檢測試件中預制缺陷的形狀為三角形，而損傷成像中邊緣較模糊，尚不能分辨出缺陷的具體形狀;

(3)損傷成像中存在多個比缺陷區域亮度稍低的虛像，形成過渡帶,顯示出兩個缺陷，可能的原因是: 1)檢測探頭個數較少，橢圓系存在多個交點; 2)由于玻璃纖維材料的各向異性，導致部分不沿纖維鋪層方向傳播的路徑信號非線性; 3)試件在粘接過程中由于膠粘劑的不均勻對檢測信號造成了影響;4)實驗環境的變化對實驗結果產生影響。

實驗中所以用的功率放大器ATA-4051參數指標：

     本文實驗由西安安泰電子整理發布，西安安泰電子科技有限公司（Aigtek）是國內專業從事測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業。公司致力于功率放大器、功率放大器模塊、功率信號源、高精度電流源、計量校準產品等產品為核心的相關行業測試解決方案的研究，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。

注：此實驗案例參考自知網論文《固體火箭發動機多層粘接結構質量檢測干耦合方法研究》

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