ATA-4000系列高壓功率放大器——超聲導波中的典型應用

　　超聲導波技術

　　超聲導波(guidedwavesultrasonic)技術是一項近年來廣受關注的無損檢測技術。導波是由于介質邊界存在而被限制在介質中傳播的、同時其傳播方向平行于介質邊界的波。超聲導波較早期的研究由一些著名學者完成，他們在波動力學和彈性力學方面為超聲導波的理論研究奠定了基礎，其中英國力學家Lamb發(fā)現(xiàn)了薄層中傳播的導波，并推導出此類導波的Rayleigh-Lamb超越方程，后被稱為Lambwave（蘭姆波）。

　　超聲導波優(yōu)勢

　　超聲導波與傳統(tǒng)超聲波傳播方式不同，其傳播方向不指向介質邊界，而是與邊界平行，是整個介質厚度范圍內各質點振動的結果，沿傳播路徑衰減小，傳播距離遠，可沿構件傳播幾十米至上百米的距離，覆蓋范圍廣，聲場可覆蓋整個介質。適用于長距離、大范圍缺陷檢測。

　　ATA-4000系列高壓功率放大器介紹：

圖：ATA-4000系列高壓功率放大器

　　·雙極性輸出

　　·最大輸出電流4Arms

　　·最大輸出功率452Wp

　　·直流偏置0.1V步進可調

　　·帶寬（-3dB）DC~3MHz

　　·最大輸出電壓310Vp-p（±155Vp）

　　高壓功率放大器在超聲導波鋼軌衰減特性中的研究

　　常見的高速鐵路傷損類型有波浪形磨耗、踏面接觸疲勞裂紋、內部裂紋、焊縫內部缺陷等，超聲導波斷軌監(jiān)測系統(tǒng)主要針對鋼軌內部裂紋、焊縫內部缺陷及鋼軌斷裂進行檢測。在無縫線路焊縫前布置超聲導波接收節(jié)點，當鋼軌焊縫內部產生缺陷時，接收節(jié)點會接收到來自焊縫缺陷的反射波；當系統(tǒng)檢測區(qū)間內出現(xiàn)鋼軌斷裂時，接收節(jié)點將接收不到來自發(fā)射端的超聲導波信號；當系統(tǒng)檢測區(qū)間內出現(xiàn)鋼軌內部裂紋時，接收節(jié)點的超聲導波信號會出現(xiàn)明顯衰減。

　　此外，鐵路現(xiàn)場大量的鋼軌過孔也會導致超聲導波發(fā)生衰減，超聲導波斷軌監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝必須考慮鋼軌過孔對導波衰減的影響。本實驗為無縫線路斷軌監(jiān)測系統(tǒng)的設置及安裝提供了理論指導，降低了現(xiàn)有無縫線路斷軌監(jiān)測系統(tǒng)的誤報率。

　　功率放大器在本實驗中起到的作用：

　　本文采用安泰公司生產的ATA-4012B高壓功率放大器對任意函數(shù)發(fā)生器產生的信號進行放大，從而激勵超聲導波換能器產生振動。高壓功率放大器有如下特點：高速、寬頻帶，輸出電壓上升率高，即使是上升沿陡峭的高速脈沖信號或復雜波形的信號，也能夠忠實地將其放大；可用于激勵壓電變化器、壓電動作執(zhí)行機構等壓電元件；良好的階躍響應，即使對于迅速重復或高速的過渡過程，也能良好的響應真實再現(xiàn)；低輸出阻抗，即使對于電容性、點感性的負載也能獲得良好的響應。

　　二、高壓功率放大器在換流閥冷卻系統(tǒng)均壓電極結垢超聲導波中的應用

　　實驗構建了換流閥冷卻系統(tǒng)均壓電極結垢檢測模型，詳細分析了不同厚度水垢與聲波信號的交互過程。針對在役充液管道檢測時復雜的工況，研究了導波模態(tài)識別技術和信號去噪技術，從而建立了回波信號衰減、模態(tài)轉換等信息隨污垢厚度的變化函數(shù)。

　　最后構建了一套換流閥均壓電極結垢超聲導波檢測實驗系統(tǒng)，實驗結果表明，基于L(0，2)超聲導波回波特性的在線結垢檢測精度達0.1mm，為換流閥均壓電極結垢檢測提供了一種高效的方法。

　　ATA-4000系列是一款理想的可放大交、直流信號的高壓功率放大器。最大輸出310Vp-p(±155Vp)電壓，452Wp功率，可以驅動高壓功率型負載。電壓增益，直流偏置數(shù)控精細可調，為客戶提供了豐富的測試選擇。了解更多功率放大器內容，關注西安安泰官網www.aigtek.com