基于超声波高压放大器的结构材料损伤在无损检测及损伤在线监测应用

Posted 2021-03-22

随着当前对大型设备结构安全性的日益关注，无损检测技术已成为现代结构设备制造和使用过程中必不可少的检测手段之一, 广泛应用于各个领域，如航空航天领域、电力生产领域、石化输运加工领域等。这些领域的设备结构通常处于较恶劣的工作条件，容易发生磨损、腐蚀、疲劳、蠕变等损伤，进而造成结构内部产生缺陷，危害结构安全性。因此对这些设备结构进行实时监测和诊断成为无损检测技术应用中的一个重要方面。
超声导波检测方法不同于常规超声检测，它最突出的优点就是可以实现快速、大范围检测，而不是逐点检测，同时为较精确定位缺陷，必须在试验中确保检测数据的精度。因此在构建检测平台上，针对超声导波的特殊性(如所选激励信号的特殊性，压电陶瓷换能器选取的特殊性等)，建立了超声导波检测平台，如图所示：

?
? ? 任意函数发生器输出的信号可以直接加在高压功率放大器换能器的两电极上，驱动压电陶瓷产生压电效应，将电压信号转变为相同频率的振动信号，在被检测结构中传播。但是，由任意波形信号发生器生成的电压信号的幅度范围为10mVP-P-10VP-P，远不足以驱动压电陶瓷换能器，在结构中激励出超声导波。因此，必须加大激励压电陶瓷传感器的激发电压。
检测平台中采用的是ATA-2161高压放大器，其可以将信号发生器产生的输入信号线性放大至1600vp-p输出下，放大器线性放大频率最高可达150kHz,输出功率为32W，可以驱动高压型换能器，函数信号发生器提供输入小于10Vpp的小信号，功率放大器的放大倍数可以根据需要进行调节，在使用测试过程中设置好需要的参数可以保存设置，以便下次开机后正常使用，可与主流的信号发生器配套使用，实现信号的完美放大。
? ? Aigtek公司是一家专业从事电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业,主要产品有功率放大器、高压功率放大器、线束测试仪、高精度计量校准产品等。功率放大器解决了任意波形函数信号发生器的小电流和小功率问题，最大输出高压1600Vpp，最大电流18A，最大功率810W，广泛应用于电力系统、水声换能器驱动、超声波驱动、容性负载，感性负载，电磁场驱动，压电陶瓷、医疗超声驱动等。