實(shí)驗(yàn)名稱：基于空氣耦合超聲波斜入射的鋼板缺陷檢測實(shí)驗(yàn)

　　研究方向：空氣耦合超聲波技術(shù)在金屬構(gòu)件無損檢測中的應(yīng)用

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>通過實(shí)驗(yàn)解決鋼質(zhì)管道超聲波檢測中因空氣-金屬聲阻抗差異導(dǎo)致的能量衰減嚴(yán)重、檢測難度大的問題。推導(dǎo)并驗(yàn)證空氣耦合超聲波斜入射的最佳檢測角度，提升檢測信號能量與精度。并分析鋼板缺陷尺寸（深度、寬度）對檢測信號的影響規(guī)律，實(shí)現(xiàn)基于信號特征的缺陷定性評估。為空氣耦合超聲波技術(shù)在鋼質(zhì)管道缺陷檢測中的工程應(yīng)用提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

　　測試設(shè)備：硬件設(shè)備：函數(shù)發(fā)生器、任意波形高壓放大器、功率放大器、空氣耦合發(fā)射/接收探頭（直徑28mm，中心頻率200kHz）、Q235鋼板試件（200mm×400mm）、前置放大器、示波器。

圖1：試驗(yàn)平臺示意圖

　　實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)驗(yàn)中探頭提離30mm、間距160mm，激勵為200kHz、5周期正弦波，頻率-厚度積1.6MHz·mm。步驟：函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生5串脈沖激勵信號，經(jīng)高壓放大器放大后驅(qū)動發(fā)射探頭激發(fā)超聲波，超聲波在鋼板中傳播轉(zhuǎn)換后由接收探頭接收，信號經(jīng)前置放大器放大，最終送入示波器采集顯示。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：基于超聲波在空氣與鋼板中傳播的透射系數(shù)與入射角關(guān)系，理論推導(dǎo)得出頻率-厚度積1.6MHz·mm時，最佳入射角度為2.4°，此角度下超聲波透射能量與信號幅值最大，且經(jīng)有限元仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?？諝怦詈铣暡ㄐ比肷浞捎行z測鋼板缺陷，仿真與實(shí)驗(yàn)均顯示，無缺陷時接收信號幅值最大，缺陷深度增加則幅值遞減。該方法檢測靈敏度和準(zhǔn)確性較高，但目前僅適用于厚度≤10mm的鋼板，未來將拓展至厚度超10mm的鋼板及輸氣管道，以提升檢測精度。

　　產(chǎn)品推薦：ATA-3040C

圖：ATA-3040C功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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