實(shí)驗(yàn)名稱：功率放大器基于lamb波時(shí)間反轉(zhuǎn)法的脫粘缺陷成像仿真研究

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模涸趯?shí)際的大型固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)中，復(fù)合材料殼體曲率較小，玻璃纖維也以一定規(guī)律進(jìn)行鋪層，且脫粘是復(fù)合材料殼體/絕熱層界面間主要的缺陷形式，設(shè)計(jì)制備層狀板結(jié)構(gòu)的脫粘試件，并結(jié)合前文時(shí)間反轉(zhuǎn)方法的理論基礎(chǔ)及構(gòu)建的干耦合Lamb波檢測(cè)平臺(tái)，開展脫粘缺陷成像的仿真及實(shí)驗(yàn)研究。

實(shí)驗(yàn)設(shè)備：干耦合探頭、任意信號(hào)發(fā)生器、ATA-4051功率放大器、多通道示波器、計(jì)算機(jī)等。

實(shí)驗(yàn)過程：

硬件設(shè)備的搭建：

干耦合Lamb波檢測(cè)硬件系統(tǒng)主要由干耦合探頭、任意信號(hào)發(fā)生器、功率放大器、多通道示波器、計(jì)算機(jī)及相應(yīng)檢測(cè)軟件組成。

干耦合超聲成像檢測(cè)系統(tǒng)原理圖

干耦合超聲檢測(cè)系統(tǒng)工作原理如圖所示，首先由計(jì)算機(jī)上位軟件ArbExpress通過兩種方式編譯波形: (1 )利用函數(shù)編輯器輸入波形的函數(shù)表達(dá)式；?(2)導(dǎo)入離散數(shù)據(jù)列。這兩種方式在時(shí)間反轉(zhuǎn)過程中都將用到，原始激勵(lì)波形需根據(jù)具體函數(shù)表達(dá)式編譯，使發(fā)射探頭得到正確良好的觸發(fā)，時(shí)間反轉(zhuǎn)信號(hào)二次加載時(shí)則需要導(dǎo)入離散數(shù)據(jù)列。然后發(fā)送編譯波形至信號(hào)發(fā)生器，設(shè)定好原始激勵(lì)波形的頻率、幅值等參數(shù)，由功率放大器對(duì)原始波形進(jìn)行增益放大才能達(dá)到要求。將放大后的信號(hào)加載至干耦合發(fā)射探頭，在板狀檢測(cè)試件中激勵(lì)出Lamb波，接收探頭將會(huì)接收到響應(yīng)信號(hào)，并將其發(fā)送至多通道示波器，最后在LabVIEW環(huán)境下讀取各通道檢測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行后處理。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

六探頭缺陷實(shí)驗(yàn)成像

(1)從圖5.13中可以看出，檢測(cè)探頭位置清晰可見，損傷區(qū)域與未損傷區(qū)域?qū)Ρ让黠@。制作的檢測(cè)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(jù)無基準(zhǔn)損傷成像方法實(shí)驗(yàn)得到的閾值化圖像中顯示出兩個(gè)缺陷;

(2)檢測(cè)試件中預(yù)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(gè)比缺陷區(qū)域亮度稍低的虛像，形成過渡帶,顯示出兩個(gè)缺陷，可能的原因是: 1)檢測(cè)探頭個(gè)數(shù)較少，橢圓系存在多個(gè)交點(diǎn); 2)由于玻璃纖維材料的各向異性，導(dǎo)致部分不沿纖維鋪層方向傳播的路徑信號(hào)非線性; 3)試件在粘接過程中由于膠粘劑的不均勻?qū)z測(cè)信號(hào)造成了影響;4)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的變化對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生影響。

實(shí)驗(yàn)中所以用的功率放大器ATA-4051參數(shù)指標(biāo)：

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注：此實(shí)驗(yàn)案例參考自知網(wǎng)論文《固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)多層粘接結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)干耦合方法研究》

編輯：fqj