實驗名稱：電池超聲導波掃描實驗系統搭建與實驗方案

研究方向：鋰離子電池超聲導波掃描實驗系統搭建、電池超聲導波面掃描實驗方案設計與驗證、電池超聲導波線掃描實驗方案設計與驗證

實驗目的：明確超聲導波在電池中傳播特性的基礎上，搭建接觸式激勵-非接觸式接收”的超聲導波掃描實驗系統，設計并驗證面掃描實驗方案與線掃描實驗方案，最終為后續電池SOC/SOH表征與失效分析提供穩定的實驗系統、可靠的檢測方法及有效的動態導波數據。

測試設備：超聲信號發生器（DG1022Z）、功率放大器(AigtekATA-2021H)、壓電陶瓷晶片、激光多普勒測振儀（LV-S01）、移動位移平臺（THYK-1）、電池、示波器(MSO5104)、PC、電池測試儀、數據采集卡。

實驗過程：

首先搭建了接觸式激勵-非接觸式接收的超聲導波掃描實驗系統，整合信號發生器、功率放大器、壓電陶瓷晶片構成激勵模塊，激光多普勒測振儀作為非接觸式接收模塊，搭配位移臺與LabVIEW程序實現自動掃描及tdms格式數據存儲；接著開展面掃描實驗，將磷酸鐵鋰軟包電池固定于墊有吸聲海綿的位移臺，以25kHz漢寧窗五周期正弦信號為激勵，采集50×51點等規格掃描信號形成三維波場矩陣，通過分析瞬時波場圖像與能譜圖驗證導波隨距離衰減、邊界反射的傳播規律；最后開展線掃描實驗，將壓電晶片固定于電池幾何中心，選取150點直線為掃描路徑，結合電池測試儀每6分鐘采集一次線信號，對信號做幅值開平方處理，驗證固定SOC下導波勻速傳播特性及SOC對導波傳播的影響。

圖1：鋰離子電池超聲導波掃描實驗系統

圖2：超聲信號掃描系統實驗平臺

實驗結果：

1、成功搭建接觸式激勵-非接觸式接收的超聲導波掃描閉環系統，各模塊協同穩定，可實現電池表面多位置信號定時采集與tdms格式存儲。

2、面掃描實驗獲取三維波場矩陣，驗證導波符合平板Lamb波傳播規律，能譜圖可反映其傳播情況。

3、線掃描實驗驗證固定SOC下導波勻速傳播，削減邊界不對稱反射，且SOC變化影響導波傳播特性。

圖3：超聲導波不同時刻的瞬時波場圖

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審核編輯 黃宇