功率放大器在时间反转法脱粘缺陷成像研究中的应用

实验名称：功率放大器基于lamb波时间反转法的脱粘缺陷成像仿真研究

实验目的：在实际的大型固体火箭发动机结构中，复合材料壳体曲率较小，玻璃纤维也以一定规律进行铺层，且脱粘是复合材料壳体/绝热层界面间主要的缺陷形式，设计制备层状板结构的脱粘试件，并结合前文时间反转方法的理论基础及构建的干耦合Lamb波检测平台，开展脱粘缺陷成像的仿真及实验研究。

实验设备：干耦合探头、任意信号发生器、ATA-4051功率放大器、多通道示波器、计算机等。

实验过程：

硬件设备的搭建：

干耦合Lamb波检测硬件系统主要由干耦合探头、任意信号发生器、功率放大器、多通道示波器、计算机及相应检测软件组成。

干耦合超声成像检测系统原理图

干耦合超声检测系统工作原理如图所示，首先由计算机上位软件ArbExpress通过两种方式编译波形: (1 )利用函数编辑器输入波形的函数表达式； (2)导入离散数据列。这两种方式在时间反转过程中都将用到，原始激励波形需根据具体函数表达式编译，使发射探头得到正确良好的触发，时间反转信号二次加载时则需要导入离散数据列。然后发送编译波形至信号发生器，设定好原始激励波形的频率、幅值等参数，由功率放大器对原始波形进行增益放大才能达到要求。将放大后的信号加载至干耦合发射探头，在板状检测试件中激励出Lamb波，接收探头将会接收到响应信号，并将其发送至多通道示波器，最后在LabVIEW环境下读取各通道检测数据，并对结果进行后处理。

实验结果：

六探头缺陷实验成像

(1)从图5.13中可以看出，检测探头位置清晰可见，损伤区域与未损伤区域对比明显。制作的检测试件中缺陷中心位置为(400,400),横向范围为390~430mm,纵向范围为380~420mm，根据无基准损伤成像方法实验得到的阈值化图像中显示出两个缺陷;

(2)检测试件中预制缺陷的形状为三角形，而损伤成像中边缘较模糊，尚不能分辨出缺陷的具体形状;

(3)损伤成像中存在多个比缺陷区域亮度稍低的虛像，形成过渡带,显示出两个缺陷，可能的原因是: 1)检测探头个数较少，椭圆系存在多个交点; 2)由于玻璃纤维材料的各向异性，导致部分不沿纤维铺层方向传播的路径信号非线性; 3)试件在粘接过程中由于胶粘剂的不均匀对检测信号造成了影响;4)实验环境的变化对实验结果产生影响。

实验中所以用的功率放大器ATA-4051参数指标：

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注：此实验案例参考自知网论文《固体火箭发动机多层粘接结构质量检测干耦合方法研究》

编辑：fqj