高壓功率放大器在材料損傷非線性振動聲調制檢測試驗中的應用

　　實驗名稱：

　　功率放大器在材料損傷非線性振動聲調制檢測試驗中的應用

　　研究方向：

　　材料探傷、非線性振動聲調制

　　測試設備：

　　信號發生器、ATA-2041高壓放大器、多功能測試儀、PZT壓電片等

　　實驗內容：

　　振動聲調制技術是一種對微小缺陷有著較強靈敏度的非線性超聲無損檢測技術，通過同時向被檢結構輸入大振幅低頻信號（通常來自沖擊力錘、激振器、疊堆式壓電陶瓷等）與高頻超聲信號（通常來自壓電晶片），并使用壓電晶片或激光測振儀對信號進行采集。若試樣中存在缺陷，低頻振動會使缺陷的接觸狀況發生改變并調制高頻超聲信號，通過分析調制邊頻與主頻的比例來判斷結構是否存在缺陷。

　　此方法不受待測結構形狀限制，且具有設備要求低、檢測速度快、檢測靈敏度高于常規超聲檢測等優點，為復雜結構及大型結構的遠端的檢測提供了新思路基于以上特點，將非線性振動聲調制檢測技術應用于復合材料的低速沖擊損傷檢測，具有重要的研究意義。非線性振動聲調制技術需在試樣的模態頻率處進行低頻激勵才會產生較強的調制效應，故頻率選取會對檢測結果產生較大影響。

　　實驗結果：

　　本文使用非線性振動聲調制技術對含沖擊損傷復合材料層板進行檢測，對激勵信號的合理選取進行了相應研究，主要結論如下：

　　（1）非線性振動聲調制技術通過高頻超聲與低頻振動在結構中的相互作用，會產生調制邊頻，通過調制系數ＭＩ判斷調制效應的大小以判斷試樣是否存在缺陷。通過合理選取激勵頻率與幅值，此技術能夠有效判別復合材料中是否存在沖擊損傷缺陷，且與超聲Ｃ掃描結果趨勢一致。

　　選取任意波形時試樣的調制系數

　　（2）試樣的調制系數隨電壓呈近似線性增長趨勢，不同振動模態下產生的調制效應各不相同，合理選取超聲頻率及振動模態將有利于區分缺陷，文中選擇特定超聲頻率、第５階振動模態及較小的低頻激勵幅值即可較易分辨缺陷試樣。

　　各樣式判定系數

　　（3）材料自身及試驗系統引入的非線性會對試驗結果產生影響，如何將其影響降至最小以及如何對各層板間的損傷大小進行檢測與定量分析值得進一步探討與研究。

　　功率放大器在該實驗中的作用：成功驅動壓電陶瓷，放大電壓信號

　　ATA-2041高壓放大器參數：