實(shí)驗名稱(chēng)：功率放大器在超聲導波鋼軌衰減特性中的研究

　　實(shí)驗方向：超聲檢測

　　實(shí)驗內容：鋼軌作為聲傳播固體介質(zhì)，聲導管特性良好。所以在可以采用超聲信號檢測鋼軌內部損傷情況。采用機械波作為檢測信號，因此基本不受鋼軌的電氣參數和牽引回流影響，且設備的原理簡(jiǎn)單，安裝和維護方便，設備功耗與其他檢測技術(shù)相比較低。其適用于對整體道床、隧道、軌道一次參數不良及鐵路現場(chǎng)潮濕積水嚴重等區段進(jìn)行實(shí)時(shí)鋼軌狀態(tài)檢測，且適用于對長(cháng)距離無(wú)縫鋼軌進(jìn)行斷軌檢測。

　　測試設備：

　　ATA-4012功率放大器、信號源、示波器等

　　實(shí)驗過(guò)程：檢測系統一般由壓電換能器和信號發(fā)射與接收模塊姐成。信號發(fā)射模塊向鋼軌上的導波換能器施加高壓脈沖激勵信號，壓電換能器通過(guò)逆壓電效應產(chǎn)生超聲導波信號，超聲導波在鋼軌中傳輸后由接收端的超聲導波換能器接收。對接收端的采集信號進(jìn)行特征判斷，或者在給定時(shí)間內檢測是否接收到相應的超聲導波信號，進(jìn)而判定檢測區間的鋼軌完整情況。

　　實(shí)驗結果：

　　常見(jiàn)的高速鐵路傷損類(lèi)型有波浪形磨耗、踏面接觸疲勞裂紋、內部裂紋、焊縫內部缺陷等，超聲導波斷軌監測系統主要針對鋼軌內部裂紋、焊縫內部缺陷及鋼軌斷裂進(jìn)行檢測。在無(wú)縫線(xiàn)路焊縫前布置超聲導波接收節點(diǎn)，當鋼軌焊縫內部產(chǎn)生缺陷時(shí)，接收節點(diǎn)會(huì )接收到來(lái)自焊縫缺陷的反射波；當系統檢測區間內出現鋼軌斷裂時(shí)，接收節點(diǎn)將接收不到來(lái)自發(fā)射端的超聲導波信號；當系統檢測區間內出現鋼軌內部裂紋時(shí)，接收節點(diǎn)的超聲導波信號會(huì )出現明顯衰減。

　　此外，鐵路現場(chǎng)大量的鋼軌過(guò)孔也會(huì )導致超聲導波發(fā)生衰減，超聲導波斷軌監測系統的現場(chǎng)安裝必須考慮鋼軌過(guò)孔對導波衰減的影響。本實(shí)驗為無(wú)縫線(xiàn)路斷軌監測系統的設置及安裝提供了理論指導，降低了現有無(wú)縫線(xiàn)路斷軌監測系統的誤報率。

　　功率放大器在本實(shí)驗中起到的作用：

　　本文采用安泰公司生產(chǎn)的ATA-4012型功率放大器對任意函數發(fā)生器產(chǎn)生的信號進(jìn)行放大，從而激勵超聲導波換能器產(chǎn)生振動(dòng)。ATA-4012功率放大器有如下特點(diǎn)：高速、寬頻帶，輸出電壓上升率高，即使是上升沿陡峭的高速脈沖信號或復雜波形的信號，也能夠忠實(shí)地將其放大；可用于激勵壓電變化器、壓電動(dòng)作執行機構等壓電元件；良好的階躍響應，即使對于迅速重復或高速的過(guò)渡過(guò)程，也能良好的響應真實(shí)再現；低輸出阻抗，即使對于電容性、點(diǎn)感性的負載也能獲得良好的響應。