實驗名稱：功率放大器在管道螺旋導波信號測量實驗中的應用

實驗內容：測量沿著管道壁面以螺旋方式行進的準lamb導波，研究其傳播規律。

研究方向：管道導波無損檢測

測試設備：信號發生器，ATA-2022B高壓放大器、縱波直探頭、PZT、示波器、計算機等。

實驗過程：

管道在壁厚與半徑的比值小于10%時，可以近似認為Lamb導波傳播規律與平板近似，但是由于管道的周向連續性，導波會全向傳播，以螺旋傳播的方式行進。在實驗時，設計激勵函數通過信號發生器實現激勵，并經過功率放大器放大，從而在管道表面激發出lamb波，在另一端設計接收陣列，依次測量陣列中每一個接收探頭的信號，尋找傳播規律與理論進行對比。

本次實驗選用功率放大器型號為ATA-2022B高壓放大器,可以實現1MHz以內信號的電壓放大，實驗時信號發生器生成5周期漢寧窗調制的余弦信號，中心頻率為200kHz，僅依靠信號發生器最大輸出電壓雖可以驅動壓電換能器，但信號過于微弱，不利于接收端的采集，因此，功率放大器是其中的必須產品。在實驗完成的基礎上，設計了基于字典重構的信號分離算法，將螺旋導波的重疊信號進行分離，對分離信號進行定量化分析。

螺旋形導波沿管壁傳播的示意圖。管壁螺旋導波測量實驗平臺

實驗結果：

測量了接收陣列中的16組螺旋導波接收信號，其傳播規律可以通過在平板上規劃路徑來進行預測。在采集信號的基礎上，對無損管道和包含缺陷的管道的重疊信號進行了分離，關于誤差的定量化分析驗證了這一分離算法的有效性。

（a)螺旋導波原始接收信號；（b）基于字典重建的重構信號；（c）-（h)分離出來的單一分量導波信號。

（a)從原始信號中分離出來的A0模態信號（包含無損信號和缺陷信號）；(b)從原始信號中分離出來的S0模態信號（包含無損信號和缺陷信號）。

Aigtek安泰高壓放大器在本次實驗中發揮的作用：放大信號發生器的激勵信號，提供足夠大的電壓從而驅動PZT產生螺旋導波。

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審核編輯 黃宇