功率放大器的應用—超聲導波的衰減特性

　　實驗名稱：超聲導波在鋼軌中衰減特性研究

　　研究方向：研究完整鋼軌中超聲導波衰減與溫度、應力、距離的定量關系。

　　實驗內(nèi)容：

　　本實驗主要通過研究超聲導波在完整鋼軌中的衰減特性，借助有限元分析與現(xiàn)場實驗相結(jié)合，通過過控制變量法有規(guī)律的改變誘因條件，通過功率放大器放大信號觀察固定節(jié)點處的接收信號，對接收信號進行處理，獲取接收信號的峰峰值，研究導波衰減與各個誘因間的定量關系。

　　測試目的：超聲導波衰減與各個誘因間的定量關系

　　測試設備：大型鋼軌拉伸臺、數(shù)顯軌溫計、任意函數(shù)發(fā)生器、功率放大器、示波器、換能器

　　實驗過程：

　　本實驗由任意函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號，電壓放大器對激勵信號進行升壓放大，換能器在高壓激勵信號的作用下產(chǎn)生振動，振動耦合入鋼軌經(jīng)過一定距離傳。然后，接收換能器從鋼軌中獲取振動信號，將振動信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，由示波器顯示并保存接收換能器的電信號。需要改變鋼軌的應力狀態(tài)時，使用鋼軌拉伸臺對鋼軌施加拉壓應力。需要測量鋼軌溫度時，使用數(shù)顯軌溫計測量當前鋼軌的溫度。

　　實驗結(jié)果：

　?。?）當鋼軌處于自由狀態(tài)時，溫度變化對鋼軌中超聲導波的衰減無明顯影響。

　?。?）導波衰減與距離的關系：仿真與現(xiàn)場實驗所得到的超聲導波衰減系數(shù)較為吻合，但仍有一定的誤差。

　?。?）超聲導波在鋼軌傳播時，導波幅值與鋼軌應力呈線性關系，線性系數(shù)為2.248×10-6。

關于功率放大器：

　　本實驗采用的是Aigtek公司生產(chǎn)的ATA-4011型高壓功率放大器，對任意函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的信號進行放大，從而激勵超聲導波換能器產(chǎn)生振動。ATA-4011功率放大器具有高速、寬頻帶，輸出電壓高，即使是上升沿陡峭的高速脈沖信號或復雜的波形信號，也可以將其放大，最大輸出電壓為160Vpp，可用于激勵壓電變化器、壓電動作執(zhí)行機構等壓電元件，即使對于電容性/電感性的負載也能獲得良好的響應。

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布，如想了解更多實驗方案，請持續(xù)關注安泰官網(wǎng)。Aigtek是國內(nèi)專業(yè)從事測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，一直專注于功率放大器、線束測試儀、計量校準源等測試儀器產(chǎn)品的研發(fā)與制造。
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　　審核編輯：鄢孟繁