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標(biāo)題: 功率放大器驅(qū)動壓電陶瓷片典型應(yīng)用——高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力監(jiān)測技術(shù) [打印本頁]

作者: aigtek    時(shí)間: 2021-4-21 11:33
標(biāo)題: 功率放大器驅(qū)動壓電陶瓷片典型應(yīng)用——高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力監(jiān)測技術(shù)
實(shí)驗(yàn)名稱:基于時(shí)間反演法的高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力監(jiān)測
實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:
實(shí)驗(yàn)采用壓電陶瓷片作為激勵器和傳感器,來激勵和接收超聲波信號,并將接收到的響應(yīng)信號,并將接收到的響應(yīng)信號做時(shí)間反演處理后,作為激勵信號再次從接收端發(fā)出,最后在初始激勵端獲得聚焦信號。通過改變螺栓預(yù)緊力,建立了聚焦信號峰值與預(yù)緊力的對應(yīng)關(guān)系。結(jié)果表明,聚焦信號的峰值隨預(yù)緊力的減小而減小。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備:LabView計(jì)算機(jī)、NI采集卡、功率放大器、PZT
實(shí)驗(yàn)過程:
對于高強(qiáng)螺栓連接構(gòu)件,隨著預(yù)緊力的增加,螺栓與連接構(gòu)件貼合的越來越緊密。而且通過微觀角度分析,高強(qiáng)螺栓與被連構(gòu)件的表面是粗糙不平的,其實(shí)際接觸面積要小于名義上的接觸面積,超聲波在連接界面的傳播正是通過實(shí)際接觸面積進(jìn)行的。隨著預(yù)緊力的增加,高強(qiáng)螺栓與連接構(gòu)件的實(shí)際接觸面積增加,通過的超聲波能量也就越多。
在螺栓連接構(gòu)件表面布置壓電陶瓷PZT片,壓電陶瓷具有正逆壓電效應(yīng),所以既可作為激勵器也可以作為感應(yīng)器。
實(shí)驗(yàn)通過計(jì)算機(jī)利用LabVIEW編寫的控制程序運(yùn)行,采用中心頻率150kHz,初始電壓為5V的激勵信號,NI-USB-6366數(shù)據(jù)采集儀將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為電壓信號,電壓信號再經(jīng)過功率放大器進(jìn)行放大,經(jīng)壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)使粘貼在高強(qiáng)螺栓上的PZT1發(fā)生機(jī)械振動產(chǎn)生超聲波。超聲波通過鋼板與高強(qiáng)螺栓的連接界面抵達(dá)鋼板上的PZT2,經(jīng)壓電陶瓷的正壓電效應(yīng)轉(zhuǎn)化為電壓信號,該電壓信號可以被NI-USB-6366數(shù)據(jù)采集儀采集并儲存于計(jì)算機(jī)中作為響應(yīng)信號。將得到的響應(yīng)信號進(jìn)行時(shí)間反演處理得到時(shí)反信號,將時(shí)反信號作為激勵信號,再次激勵PZT2,此時(shí)在PZT1采集到的信號即為聚焦信號。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果:
測得在不同預(yù)緊力條件下對應(yīng)的聚焦信號峰值,并建立聚焦信號峰值與高強(qiáng)螺栓預(yù)緊力的對應(yīng)關(guān)系,相同的PZT間距,重復(fù)測量3次。當(dāng)PZT間距為5cm和10cm時(shí),測試結(jié)果如下圖:
一般信號發(fā)生器最大輸出電壓都很小,功率都在mW級別,都無法滿足驅(qū)動測試要求,因此需要一款高速、寬頻帶、高電壓輸出的功率放大器。ATA-2000系列功率放大器能處理從直流到最高1MHz的信號,是一種高速、寬頻帶、高電壓輸出的雙極性功率放大器。電壓和電流可以正負(fù)極性自由地四象限輸出,所以對于電容性負(fù)荷、電感性負(fù)荷都能夠穩(wěn)定動作。






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