實驗名稱:

功率放大器在lamb波時間反轉法脫粘成像研究中的應用

測試目的:

在實際的大型固體火箭發(fā)動機結構中，復合材料殼體曲率較小，玻璃纖維也以一定規(guī)律進行鋪層，且脫粘是復合材料殼體/絕熱層界面間主要的缺陷形式，設計制備層狀板結構的脫粘試件，并結合時間反轉方法的理論基礎及構建的干耦合Lamb波檢測平臺，開展脫粘缺陷成像的仿真及實驗研究。

測試設備:

干耦合探頭、任意信號發(fā)生器、ATA-4051功率放大器、多通道示波器、計算機等。

實驗過程:

干耦合超聲檢測系統工作原理如圖所示，首先由計算機上位軟件ArbExpress通過兩種方式編譯波形:

① 利用函數編輯器輸入波形的函數表達式；

② 導入離散數據列。這兩種方式在時間反轉過程中都將用到，原始激勵波形需根據具體函數表達式編譯，使發(fā)射探頭得到正確良好的觸發(fā)，時間反轉信號二次加載時則需要導入離散數據列。然后發(fā)送編譯波形至信號發(fā)生器，設定好原始激勵波形的頻率、幅值等參數，由功率放大器對原始波形進行增益放大才能達到要求。將放大后的信號加載至干耦合發(fā)射探頭，在板狀檢測試件中激勵出Lamb波，接收探頭將會接收到響應信號，并將其發(fā)送至多通道示波器，最后在LabVIEW環(huán)境下讀取各通道檢測數據，并對結果進行后處理。

實驗結果:

01

從圖中可以看出，檢測探頭位置清晰可見，損傷區(qū)域與未損傷區(qū)域對比明顯。制作的檢測試件中缺陷中心位置為(400，400)，橫向范圍為390~430mm，縱向范圍為380~420mm，根據無基準損傷成像方法實驗得到的閾值化圖像中顯示出兩個缺陷；

02

檢測試件中預制缺陷的形狀為三角形，而損傷成像中邊緣較模糊，尚不能分辨出缺陷的具體形狀；

03

損傷成像中存在多個比缺陷區(qū)域亮度稍低的虛像，形成過渡帶,顯示出兩個缺陷，可能的原因是: ①檢測探頭個數較少，橢圓系存在多個交點; ②由于玻璃纖維材料的各向異性，導致部分不沿纖維鋪層方向傳播的路徑信號非線性;③試件在粘接過程中由于膠粘劑的不均勻對檢測信號造成了影響;④實驗環(huán)境的變化對實驗結果產生影響。

實驗中用到的功率放大器ATA-4051參數指標：