管道在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，是油、氣、水等流體的主要運(yùn)輸方式，保障管道安全具有重要意義。超聲導(dǎo)波檢測(cè)具有高效便捷的特點(diǎn)，非常適合管道檢測(cè)。當(dāng)前管道導(dǎo)波檢測(cè)主要采用軸對(duì)稱模態(tài)導(dǎo)波，使用彎曲模態(tài)的幾乎沒(méi)有，這是因?yàn)閺澢B(tài)運(yùn)動(dòng)模式復(fù)雜且難以純凈激勵(lì)，使得管道彎曲模態(tài)檢測(cè)信號(hào)過(guò)于復(fù)雜而無(wú)法解讀。但彎曲模態(tài)獨(dú)有的周向聚焦等特性，為破解許多復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)景下的管道檢測(cè)難題提供了可能。本實(shí)驗(yàn)聚焦阻礙管道彎曲模態(tài)檢測(cè)的關(guān)鍵問(wèn)題：管中純凈彎曲模態(tài)激勵(lì)。采用螺旋激勵(lì)方法在管中激勵(lì)彎曲模態(tài)導(dǎo)波，為管道彎曲模態(tài)檢測(cè)奠定基礎(chǔ)。

實(shí)驗(yàn)名稱：螺旋載荷下管中彎曲模態(tài)導(dǎo)波激勵(lì)方法研究

實(shí)驗(yàn)原理：基于磁致伸縮效應(yīng)與導(dǎo)波模態(tài)匹配理論，通過(guò)鐵鈷合金條帶在正交磁場(chǎng)（永磁體偏置場(chǎng)與線圈交變場(chǎng)）作用下產(chǎn)生沿螺旋路徑（12.8°傾角，由Ray-Plate理論計(jì)算確定）傳播的剪切應(yīng)力波，精準(zhǔn)激發(fā)以周向位移為主導(dǎo)的F(1，2)彎曲模態(tài)；利用50kHz激勵(lì)頻率下的準(zhǔn)非頻散特性抑制多模態(tài)干擾，并通過(guò)接收端1/4圓周磁致伸縮傳感器捕獲周向位移分量，結(jié)合模態(tài)分解算法驗(yàn)證波前螺旋特征實(shí)為同模態(tài)正交分量的軸向相位差干涉效應(yīng)，同時(shí)觀測(cè)到端面反射時(shí)22%能量向F(1，3)模態(tài)轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象，最終以87%電磁-聲能轉(zhuǎn)換效率（優(yōu)化合金厚度至0.15mm實(shí)現(xiàn)）和82%-86%模態(tài)純度證實(shí)螺旋載荷激勵(lì)彎曲導(dǎo)波的可行性，為管道周向缺陷定位提供了新方法。

實(shí)驗(yàn)框圖：

實(shí)驗(yàn)實(shí)拍圖：

實(shí)驗(yàn)過(guò)程：首先基于磁致伸縮效應(yīng)設(shè)計(jì)螺旋激勵(lì)裝置，在89mm外徑、5.5mm壁厚的不銹鋼管道外壁螺旋黏貼鐵鈷合金條帶（螺旋角12.8°），通過(guò)30匝激勵(lì)線圈和永磁體產(chǎn)生交變磁場(chǎng)；采用任意波形發(fā)生器產(chǎn)生50kHz的5周期tone-burst信號(hào)，經(jīng)功率放大器ATA-3080放大信號(hào)后驅(qū)動(dòng)傳感器產(chǎn)生螺旋切向載荷；在管道另一端布置四分之一圓周的磁致伸縮接收傳感器陣列，通過(guò)信號(hào)調(diào)理模塊和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)獲取導(dǎo)波信號(hào)。

應(yīng)用方向：芯片封裝拋光過(guò)程監(jiān)測(cè)，航空航天零部件表面完整性評(píng)估，醫(yī)療器械加工質(zhì)量控制，高精度光學(xué)元件制造：反射鏡拋光等方向

應(yīng)用場(chǎng)景：管道，彎曲模態(tài)，簡(jiǎn)正模態(tài)展開(kāi)，超聲導(dǎo)波，無(wú)損檢測(cè)，磁致伸縮效應(yīng)

產(chǎn)品推薦：ATA-300/3000系列功率放大器

圖：ATA-300/3000系列功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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審核編輯 黃宇