在工業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)中，螺栓連接是一種常見且關(guān)鍵的連接方式，其松動情況可能會對設(shè)備的正常運行和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。因此，準(zhǔn)確檢測螺栓的松動程度具有重要的現(xiàn)實意義。本實驗聚焦于 ATA - 2022B 高壓放大器在螺栓松動檢測中的應(yīng)用，旨在通過科學(xué)的實驗方法和數(shù)據(jù)分析，深入探究其在該領(lǐng)域的有效性和可靠性。

實驗概述

• 實驗名稱：ATA - 2022B 高壓放大器在螺栓松動檢測中的應(yīng)用
• 實驗方向：超聲檢測
• 實驗設(shè)備：ATA - 2022B 高壓放大器、函數(shù)信號發(fā)生器、壓電陶瓷片、數(shù)據(jù)采集卡、示波器、PC 等

實驗原理與內(nèi)容

本研究采用基于振動聲調(diào)制的螺栓松動檢測方法。其中，低頻泵浦波選用單頻信號，高頻探測波則采用掃頻信號。當(dāng)泵浦波和探測波在螺栓接觸面產(chǎn)生振動聲調(diào)制響應(yīng)時，通過分析這種響應(yīng)特征，能夠?qū)β菟ǖ乃蓜映潭冗M(jìn)行有效檢測。具體而言，實驗通過螺栓松動檢測實驗，對不同松動程度下信號的調(diào)制響應(yīng)特征進(jìn)行了細(xì)致的對比分析。利用這些信號調(diào)制特征計算出非線性調(diào)制指數(shù)，進(jìn)而建立起非線性調(diào)制指數(shù)與螺栓松動程度之間的關(guān)聯(lián)。

實驗過程

• 信號激勵：采用單螺栓結(jié)構(gòu)，將接收與激發(fā)壓電陶瓷分別緊密粘貼于結(jié)構(gòu)兩側(cè)。在激發(fā)側(cè)，貼有兩片壓電陶瓷，一片用于激勵低頻泵浦波，另一片用于激勵高頻探測波。泵浦波和探測波的信號由函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生。其中，探測波直接輸出到壓電陶瓷，而泵浦波則經(jīng)過 ATA - 2022B 高壓放大器放大后再輸出到壓電陶瓷。這樣做的目的是為了增強(qiáng)泵浦波的能量，使其能夠更有效地激發(fā)螺栓的振動響應(yīng)。
  

  

  
  圖 1 實驗結(jié)構(gòu)示意圖

• 信號接收與采集：在螺栓連接處經(jīng)振動聲調(diào)制之后的信號，由另一側(cè)的壓電陶瓷片接收。這些信號隨后被輸送到示波器和數(shù)據(jù)采集卡，分別進(jìn)行信號觀測和采集。，在 PC 機(jī)上對采集到的信號進(jìn)行詳細(xì)的分析處理。
  

  

  
  圖 2 信號接收與采集流程

• 松動程度控制：在實驗過程中，利用高精度扭矩扳手控制螺栓的擰緊力矩，從而改變螺栓的松動程度。在不同的螺栓松動程度下分別進(jìn)行振動聲檢測，以獲取全面的數(shù)據(jù)樣本。

實驗結(jié)果分析

• 非線性調(diào)制指數(shù)與螺栓扭矩的關(guān)系：實驗結(jié)果清晰地表明，利用振動聲調(diào)制信號的調(diào)制特征計算得到的非線性調(diào)制指數(shù)，隨著螺栓扭矩的增大呈現(xiàn)單調(diào)遞減的趨勢。當(dāng)螺栓扭矩較小時，非線性調(diào)制指數(shù)下降較快；而當(dāng)螺栓扭矩接近標(biāo)準(zhǔn)預(yù)緊力矩時，非線性調(diào)制指數(shù)下降非常平緩。這一結(jié)果充分說明，振動聲調(diào)制法能夠有效地檢測螺栓的松動程度，并且可以用非線性調(diào)制指數(shù)來量化螺栓的松動程度。通過建立這種量化關(guān)系，在實際應(yīng)用中可以更準(zhǔn)確地判斷螺栓的松動狀態(tài)，及時采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理。
  

  

  
  圖 3 非線性調(diào)制指數(shù)與螺栓扭矩的關(guān)系曲線

• 功率放大器線性放大效果：從 L (0, 2) 直達(dá)波信號的形狀可以得知，ATA - 2022B 高壓放大器的線性放大效果良好。這意味著該放大器能夠準(zhǔn)確地對輸入信號進(jìn)行放大，避免了信號失真等問題。從實驗角度來看，這種良好的線性放大效果排除了研究以外的各項誤差對結(jié)果的影響，為實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性提供了有力保障，是保證分析有效的實驗基礎(chǔ)。
  

  

  
  圖 4 L (0, 2) 直達(dá)波信號形狀

ATA - 2022B 高壓放大器參數(shù)指標(biāo)

此外，ATA - 2022B 高壓放大器還在其他領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，如高速鐵路道岔可動心軌模型、磁致伸縮貼片換能器等。在高速鐵路道岔可動心軌模型的應(yīng)用中，通過相關(guān)試驗驗證了模型的正確性與可靠性；在磁致伸縮貼片換能器的實驗研究中，為實驗系統(tǒng)提供了穩(wěn)定的高壓放大支持。