實(shí)驗(yàn)名稱：耐壓結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別系統(tǒng)的搭建

研究方向：將基于Lamb波的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別系統(tǒng)分為L(zhǎng)amb波的激勵(lì)、信號(hào)的采集、信號(hào)的后處理三大部分。首先通過(guò)計(jì)算機(jī)將調(diào)制好的Lamb波輸入任意函數(shù)發(fā)生器中，然后通過(guò)功率放大器將電壓提高至一定值，通過(guò)壓電傳感器網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)Lamb波的激勵(lì)和接收，壓電傳感器將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為振動(dòng)信號(hào)并帶動(dòng)被測(cè)結(jié)構(gòu)一起振動(dòng)，接收器則將接收到的結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，并通過(guò)數(shù)據(jù)采集部分來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和處理。

測(cè)試設(shè)備：ATA-2022B高壓放大器、任意函數(shù)發(fā)生器、示波器、數(shù)據(jù)采集卡等。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖1：試驗(yàn)流程示意圖

試驗(yàn)流程如圖1所示，激勵(lì)信號(hào)選取五周期經(jīng)漢寧窗調(diào)制后的正弦波，因?yàn)槿我夂瘮?shù)發(fā)生器不能直接輸入五周期的漢寧窗調(diào)制的正弦波，于是我們選擇軟件編寫(xiě)Lamb波波形，并通過(guò)格式轉(zhuǎn)換導(dǎo)入任意函數(shù)發(fā)生器中，由此作為激勵(lì)信號(hào)，為使輸出結(jié)果大于示波器的最小量程從而避免示波器無(wú)法有效顯示信號(hào)的情況，通過(guò)功率放大器對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大后輸出，并通過(guò)Labview編寫(xiě)程序進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和信號(hào)處理。根據(jù)實(shí)驗(yàn)流程圖所搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如圖2所示。

圖2：試驗(yàn)平臺(tái)

搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，本次實(shí)驗(yàn)使用任意函數(shù)發(fā)生器來(lái)獲得所需要的Lamb波，并通過(guò)高壓放大器來(lái)進(jìn)行電壓信號(hào)的放大，信號(hào)采集所用設(shè)備為數(shù)據(jù)采集卡，所用傳感器為壓電陶瓷片，被測(cè)結(jié)構(gòu)為600×600×2mm的6061鋁合金板。

首先通過(guò)軟件編輯五周期中心頻率200khz的Lamb波，導(dǎo)入任意波形發(fā)生器后進(jìn)行雙通道輸出，任意函數(shù)發(fā)生器的最大輸出電壓為10v，通道一連接到示波器上進(jìn)行接收波形的對(duì)比定位，通道二經(jīng)過(guò)高壓放大器放大10倍后，連接到激勵(lì)壓電陶瓷片上，壓電陶瓷片用快干膠粘貼在打磨過(guò)的鋁合金板上，并通過(guò)導(dǎo)線焊接引出正負(fù)極。壓電陶瓷片粘貼時(shí)需注意膠水涂抹均勻并按壓30秒，等待數(shù)小時(shí)后達(dá)到最佳效果。壓電陶瓷片直徑10mm，厚度1mm，最大驅(qū)動(dòng)電壓200v/mm，示波器選擇通道一用于顯示任意函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)，二三四通道則用于連接待測(cè)結(jié)構(gòu)上的接收傳感器，作為接收信號(hào)使用。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

驗(yàn)證了基于橢圓軌跡法的損傷定位方法，獲取回波信號(hào)并讀取因損傷產(chǎn)生回波波峰所到達(dá)時(shí)間，從而定位出損傷所在位置，同時(shí)基于概率損傷成像算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)損傷的成像，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有限元結(jié)果和算法的有效性。從結(jié)果可以看出損傷的成像效果較好，實(shí)際損傷和成像結(jié)果重合率可達(dá)81.3%，為結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)在工程應(yīng)用中提供了參考。

?功率放大器推薦：ATA-2022B

圖：ATA-2022B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇