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實(shí)驗名稱(chēng)：基于非線(xiàn)性超聲波法的混凝土碳化無(wú)損檢測技術(shù)研究 實(shí)驗目的：文章提出并實(shí)現了一種用于混凝土無(wú)損檢測的非線(xiàn)性超聲技術(shù)。該方法的原理是利用PZT傳感器檢測脈沖傳播過(guò)程中的二次諧波。根據碳化過(guò)程中的混凝土密實(shí)度變化，引起超聲波穿透混凝土過(guò)程中非線(xiàn)性超聲波參數改變的特性。通過(guò)FFT變換獲得二次諧波非線(xiàn)性參數，評估混凝土碳化狀況。實(shí)驗結果表明，在混凝土碳化過(guò)程中，所測得的非線(xiàn)性參數變化明顯。因此，基于非線(xiàn)性超聲波特性的檢測技術(shù)，檢測混凝土碳化是可行的。 測試設備：電壓放大器、數字示波器等。 實(shí)驗過(guò)程： 根據配合比澆筑100mm×100mm×100mm的立方體試樣，用于對比超聲波入射頻率對非線(xiàn)性參數的影響。將試樣養護28d后，進(jìn)行快速碳化實(shí)驗。利用任意波形發(fā)生器激發(fā)3個(gè)周期長(cháng)的脈沖波電信號并輸出至電壓功率放大器中，由功率放大器將該電信號峰值電壓放大為56V。放大后的電信號激勵介質(zhì)（試樣）發(fā)射端的PZT壓電瓷片，使PZT壓電瓷片經(jīng)“逆壓電效應”后發(fā)出超聲波。試樣封裝示意圖如圖1所示。 圖1：混凝土試樣封裝示意圖 介質(zhì)（試樣）接收端的PZT壓電瓷片接收超聲波信號，經(jīng)PZT壓電瓷片的“直接壓電效應”后，機械超聲波信號變?yōu)殡娦盘�，放�?6db并傳入數字示波器中。對于3個(gè)試樣分別采用入射頻率為50kHz、75kHz、100kHz，幅值為10Vpp的3個(gè)周期長(cháng)的脈沖信號，在平均模式下進(jìn)行256平均采集，數據結果取平均值。將數據錄入計算機并通過(guò)FFT轉換成頻域圖，獲得基波（A1）和二次諧波（A2）的幅值，計算得到相對非線(xiàn)性參數βr，探究非線(xiàn)性參數隨著(zhù)碳化時(shí)間的變化規律。實(shí)驗結果： 圖2顯示了非線(xiàn)性參數的變化情況。隨著(zhù)碳化天數的不斷增加，首波幅值A1也在不斷增加，二次諧波幅值A2在不斷減小，所得的非線(xiàn)性參數相應的也在不斷減小。當脈沖超聲波的非線(xiàn)性參數的入射頻率為75kHz時(shí)，其非線(xiàn)性參數值高于入射頻率為50kHz與100kHz時(shí)。但入射頻率為75kHz前后非線(xiàn)性參數的變化程度相對于入射頻率為50kHz與100kHz的非線(xiàn)性參數要小。這可能是由于入射頻率為50kHz，超聲波產(chǎn)生了嚴重的散射與衰減；當超聲波入射頻率為100kHz時(shí)，超聲波衰減太快，二次諧波幅值迅速下降。 圖2：試樣在不同入射頻率的條件下隨碳化時(shí)間變化的非線(xiàn)性參數值 圖3顯示了使用50kHz、75kHz、100kHz為入射頻率的脈沖超聲波在碳化進(jìn)程中的非線(xiàn)性參數的變化程度。入射頻率為50kHz時(shí)，非線(xiàn)性參數的最大變化為89.4%；入射頻率為75kHz時(shí)，非線(xiàn)性參數的最大變化為67.1%；入射頻率為100kHz時(shí)，非線(xiàn)性參數的最大變化為95.2%。超聲波入射頻率為50kHz與100kHz時(shí)的非線(xiàn)性參數敏感程度高于入射頻率為75kHz時(shí)。 圖3：試樣在不同入射頻率的條件下隨碳化時(shí)間改變的非線(xiàn)性參數前后變化 由于入射頻率為75kHz時(shí)的非線(xiàn)性參數值最大，非線(xiàn)性參數衰減相對于入射頻率為50kHz與100kHz時(shí)要小，可以選擇入射頻率75kHz為基頻測量非線(xiàn)性超聲波參數。結果表明，在混凝土碳化過(guò)程中，所測得的非線(xiàn)性參數變化明顯。因此，基于非線(xiàn)性超聲波特性的檢測技術(shù)，檢測混凝土碳化是可行的。電壓放大器推薦：ATA-2048 圖：ATA-2048高壓放大器指標參數 本資料由Aigtek安泰電子整理發(fā)布，更多案例及產(chǎn)品詳情請持續關(guān)注我們。西安安泰電子Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線(xiàn)，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。電壓放大器https://www.aigtek.com/products/bk-dyfdq.html |
