电压放大器在农田灌溉管道缺陷检测研究中的应用

实验名称：电压放大器在农田灌溉管道缺陷检测研究中的应用

研究方向：管道检测、超声波检测

图：管道示意图

测试目的：

超声导波检测构件时，先激励导波使其在构件中传播，导波遇到构件中不连续处或有缺陷的地方发生反射，通过捕捉反射的信号并进行分析，可判断构件中缺陷存在的可能性。超声导波频率比常规超声探伤的工作频率低，通常不超过500kHz，因而在构件中传播时衰减小，适合大范围、长距离的快速检测，检测效率高。

利用超声导波检测技术对管道缺陷的定位进行了研究，选用超声导波中的L(0，1)模态对管道的缺陷进行检测，观察L(0，1)模态在充液管与未充液管、完整管与缺陷管、直管与弯管中的传播特性，对比直管和弯管的传播特性，并分析缺陷对传播特性与能量分布情况的影响。研究发现:L(0，1)模态在液体中传播时，大部分能量会损耗在液体中，波在完整管中传播的速度大于缺陷管，在弯管中传播时损耗的能量普遍高于直管，根据这些特性就可以实时监测管道，防止管道因泄露造成资源浪费。

测试设备：ATA-2042高压放大器、直、弯钢管、函数发生器、数字示波器、计算机、转换开关、压电传感器

图：农田灌溉管道缺陷检测实验系统示意图

实验过程：

压电传感器为长度伸缩型压电陶瓷晶片，压电陶瓷晶片的长度方向平行于管道轴向，管道一端一共布置8片压电陶瓷片。4片压电陶瓷片激励信号，激励信号为10个震荡周期经Hanning窗调制的正弦信号。信号经过放大器放大后，在管道中产生纵向模态，另外4片压电陶瓷片用来接收信号。

实验结果：

1、在充液管与未充液管中，L(0，1)模态在液体中传播时，一部分能量会损耗在液体中，但对整体来说没有什么太大的影响，依旧可以在充液管道中传播，不受液体介质的影响。

2、在完整管与缺陷管中，导波在完整管中传播的速度大于缺陷管，可以有效检测出管道中存在的缺陷及裂纹，且缺陷的尺寸也会影响导波的缺陷回波信号，缺陷越大，端面回波的幅值也越大。

3、在直管与弯管中，波在弯管中传播时损耗的能量普遍高于直管，不管导波传播的路径如何变，都可以对缺陷进行定位。

安泰ATA-2042高压放大器：

图：ATA-2042高压放大器指标参数

本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。

审核编辑：汤梓红