射頻功率放大器在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中超聲導(dǎo)波檢測中的應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)名稱：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中界面剝離損傷的超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)

實(shí)驗(yàn)原理：利用超聲能透入鋼筋材料的深處，并由一截面進(jìn)入另一截面時(shí)，在界面邊緣發(fā)生反射的特點(diǎn)來檢查零件缺陷的一種方法，當(dāng)超聲波束自零件表面由探頭通至金屬內(nèi)部，遇到缺陷與零件底面時(shí)就分別發(fā)生反射波來，在螢光屏上形成脈沖波形，根據(jù)這些脈沖波形來判斷缺陷位置和大小。

測試設(shè)備：整套裝置如下圖所示，由試件、圓形壓電陶瓷晶片PZT20x2mm、波形發(fā)生器、ATA-8202射頻功率放大器、數(shù)字示波器組成。

實(shí)驗(yàn)過程：本實(shí)驗(yàn)所用混凝土試件規(guī)格為100x100x560mm，在試件截面中間位置放置一根o=18mmHRB335鋼筋,長度1=700mm,包裹長度為560mm兩端外露長度均為70mm，以使盡可能少的導(dǎo)波能量泄露到空氣中去，來提高精確度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值混凝土配合比為沙子:水泥:水為3:1:0.5，所用水泥為普通硅酸鹽325R水泥。本組所制備的試件如下圖所示。使用內(nèi)徑外徑分別為25mm22mmPVC管來人為模仿鋼和凝接觸界面的剝離損傷，，混凝土澆注后每隔6小時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)360度，以防PVC管被混凝粘住，48小時(shí)后混凝土已初步凝固將管拔出。1~4號(hào)試件剝離長度分別為140mm、280mm、420mm，560mm，即為包裹總長度的25%50%750%。在標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室中養(yǎng)護(hù)28天后進(jìn)行試驗(yàn)。

我們使用示波器采集數(shù)據(jù)，選用兩個(gè)信號(hào)通道，一個(gè)接收功率放大器輸出的波形另一個(gè)接收試件接收端傳感器得到的波形。激勵(lì)信號(hào)為HANNING窗調(diào)制的5周期正弦信號(hào)，使用所示裝置對(duì)不同剝離長度的試件進(jìn)行檢測。

通過數(shù)值模擬得到了鋼筋超聲導(dǎo)波頻散曲線，并實(shí)現(xiàn)了采用120kHz的模態(tài)導(dǎo)波對(duì)鋼筋與混凝土接觸界面進(jìn)行有效檢測。

通過接收到鋼筋與混凝土接觸界面損傷超聲導(dǎo)波波形，在時(shí)域內(nèi)，分析首波峰值，找出了鋼筋和混凝土界面剝離長度對(duì)超聲導(dǎo)波信號(hào)的影響:在頻域內(nèi)，得到剝離長度比與中心頻率信號(hào)峰值的對(duì)應(yīng)關(guān)系。通過分析二者的相關(guān)關(guān)系曲線，得到隨著剝離長度增加，時(shí)頻域內(nèi)信號(hào)峰值都減少。因此，根據(jù)接收到的信號(hào)可從趨勢上對(duì)鋼筋和混凝

縱向模態(tài)導(dǎo)波在柱狀波導(dǎo)中傳播時(shí)，能量衰減分析是一個(gè)更為有效的參數(shù)。根據(jù)能量衰減曲線，能量值隨剝離長度的增加線性減少。本研究中給出的試驗(yàn)結(jié)果只是基于特定傳感器布置方式和同一強(qiáng)度的混凝土試件，沒有考慮傳感器布置方式、混凝土強(qiáng)度、鋼筋直徑、溫度、濕度和外加應(yīng)力對(duì)鋼筋和混凝土接觸界面狀況檢測的影響。

功率放大器推薦：ATA-8202

圖：ATA-8202射頻功率放大器規(guī)格參數(shù)

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