實驗名稱：壓電超聲導波無損檢測實驗

研究方向：作為現代工業領域中不可或缺的輸送工具，管道在石油化工、發電系統、鋼鐵冶金、核工業等眾多領域中發揮著重要作用。管道壁厚是評估管道結構健康程度的重要參數。為確保管道系統的正常運行，必須對管道壁厚進行定期檢測或長期在線監測。隨著工業技術和生產要求的不斷提高，常規的管道壁厚檢測方法如超聲法、漏磁法、渦流法等傳統檢測方法在面對高溫高壓等復雜工況時，在適應性和精度上逐漸顯露出局限和不足之處。因此，開發更準確和高效的管道壁厚檢測技術成為當前研究的焦點。而基于超聲導波的無損檢測方法通過將超聲波引導到管壁內部，能夠準確全面地評估管道的腐蝕、缺陷等結構健康狀況，這種方法使得對特殊工況(例如高溫高壓環境)下的管道壁厚進行檢測和長期監測成為可能。相較于超聲導波中的Lamb波，水平剪切波在平板和管道結構中具有模態轉換少、不易頻散和不易衰減的特點，這些優點使得SH波成為更加理想的研究對象，并在近年來的高溫厚度檢測領域受到國內外研究者越來越多的關注。

實驗目的：驗證SH波在實際條件下的傳播特性，為后續實驗做論證和鋪墊。

測試設備：高壓放大器、信號發生器、示波器、不銹鋼矩形波導條、激發探頭、接收探頭等。

實驗過程：將四臺ATA-2022B高壓放大器進行級聯，通過信號發生器產生脈沖信號至四臺高壓放大器8個信號輸入端，四臺放大器可同步控制，設置主機參數同時三臺從機同步主機參數設置從而控制高壓放大器8個通道的輸出。經由高壓放大器將激勵信號的峰峰值無失真地放大后得到幅值為200Vpp，頻率500kHz的信號加載到激勵探頭，八組信號有時間延遲，施加到壓電陣列上可以激發出指定模態的導波，同時用示波器觀察接受探頭的信號，研究導波在波導條中的傳輸特性。

實驗框圖：

圖1：壓電超聲導波無損檢實驗框圖

實驗結果：

圖2：激勵接收信號圖

為了便于觀察接收信號曲線，將0~130μs時域區間內的信號曲線進行局部放大處理，得到如圖2所示的激勵信號與首次接收信號的曲線圖像。根據激勵信號與首次接收信號峰值對應的時間間隔，可以計算出實驗激勵所得SH0導波波速為3134.18m/s。

選擇該高壓放大器的原因：可實現主從機級聯、多通道輸出、電壓精準度高、帶寬高、輸出波形好、操作簡單、調節方便。

高壓放大器推薦：ATA-2022B

圖：ATA-2022B高壓放大器指標參數

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審核編輯 黃宇