實(shí)驗(yàn)名稱：螺旋載荷下管中彎曲模態(tài)導(dǎo)波激勵(lì)方法分析

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：本文首先基于簡(jiǎn)正模態(tài)展開(kāi)方法，從理論上分析了管道在螺旋切向載荷下的激勵(lì)響應(yīng)，推導(dǎo)了螺旋載荷下彎曲模態(tài)的激勵(lì)幅值公式，進(jìn)一步研究了目標(biāo)模態(tài)、螺旋夾角、載荷施加方式和激勵(lì)頻率等對(duì)目標(biāo)模態(tài)純凈度的影響，總結(jié)了螺旋載荷下管中純凈彎曲模態(tài)的激勵(lì)方法，最后給出了案例分析。?；诖胖律炜s效應(yīng)，設(shè)計(jì)了彎曲模態(tài)螺旋激勵(lì)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與有限元數(shù)值模擬及理論推導(dǎo)結(jié)果相吻合，進(jìn)一步驗(yàn)證本文理論推導(dǎo)的正確性和可行性。

研究方向：無(wú)損檢測(cè)

測(cè)試設(shè)備：波形信號(hào)發(fā)生器、ATA-3080功率放大器、磁致伸縮導(dǎo)波傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊和信號(hào)采集設(shè)備。

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖：實(shí)驗(yàn)裝置圖

實(shí)驗(yàn)裝置包括任意波形信號(hào)發(fā)生器、ATA-3080功率放大器、磁致伸縮導(dǎo)波傳感器、信號(hào)調(diào)理模塊和信號(hào)采集設(shè)備。實(shí)驗(yàn)過(guò)程如下：

首先，任意波形信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，信號(hào)通過(guò)功率放大器（Aigtek ATA-3080）放大后，流經(jīng)磁致伸縮導(dǎo)波傳感器的激勵(lì)線圈。由于磁致伸縮效應(yīng)，傳感器對(duì)管道施加作用力，激勵(lì)出超聲導(dǎo)波。在管道一端，鐵鈷合金條帶用環(huán)氧樹(shù)脂膠水螺旋狀黏貼，螺旋夾角12.8°，條帶寬20mm、厚0.15mm。漆包線（直徑0.8mm）纏繞30匝，永磁體沿螺旋方向均勻置。產(chǎn)生垂直于條帶軸的交變磁場(chǎng)。此配置激勵(lì)管道中的剪切波。回波信號(hào)通過(guò)磁致伸縮導(dǎo)波傳感器接收，信號(hào)經(jīng)過(guò)微弱信號(hào)調(diào)理模塊（包括前置放大和濾波），然后傳送至信號(hào)采集設(shè)備（NIPXIe-1082）。信號(hào)采集設(shè)備用于顯示和后期處理。信號(hào)接收裝置使用四分之一圓周面的鐵鈷合金條帶，覆蓋管道環(huán)境的四分之一，減少軸對(duì)稱模態(tài)的干擾。接收換能器同樣纏繞30匝漆包線，用于剪切應(yīng)變傳感。通過(guò)以上步驟，實(shí)驗(yàn)可以有效地激勵(lì)和檢測(cè)管道中的超聲導(dǎo)波，分析彎曲模態(tài)導(dǎo)波的特性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果與解析計(jì)算以及仿真模擬的結(jié)果相吻合，驗(yàn)證了有限元模擬的準(zhǔn)確性，同時(shí)也進(jìn)一步說(shuō)明了理論分析的正確性和螺旋載荷下管中純凈彎曲模態(tài)激勵(lì)方法的可行性。

功率放大器推薦：ATA-3080C

圖：ATA-3080C功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇