實驗名稱：功率放大器在超聲導波鋼軌衰減特性中的研究

實驗方向：超聲檢測

實驗內(nèi)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(nèi)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(shù)和牽引回流影響，且設(shè)備的原理簡單，安全可靠，安裝和維護方便，設(shè)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(shù)不良及鐵路現(xiàn)場潮濕積水嚴重等區(qū)段進行實時鋼軌狀態(tài)檢測，且適用于對長距離無縫鋼軌進行斷軌檢測。

測試設(shè)備：

ATA-4012功率放大器、信號源、示波器等

實驗過程：檢測系統(tǒng)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行特征判斷，或者在給定時間內(nèi)檢測是否接收到相應的超聲導波信號，進而判定檢測區(qū)間的鋼軌完整情況。

實驗結(jié)果：

常見的高速鐵路傷損類型有波浪形磨耗、踏面接觸疲勞裂紋、內(nèi)部裂紋、焊縫內(nèi)部缺陷等，超聲導波斷軌監(jiān)測系統(tǒng)主要針對鋼軌內(nèi)部裂紋、焊縫內(nèi)部缺陷及鋼軌斷裂進行檢測。在無縫線路焊縫前布置超聲導波接收節(jié)點，當鋼軌焊縫內(nèi)部產(chǎn)生缺陷時，接收節(jié)點會接收到來自焊縫缺陷的反射波；當系統(tǒng)檢測區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)鋼軌斷裂時，接收節(jié)點將接收不到來自發(fā)射端的超聲導波信號；當系統(tǒng)檢測區(qū)間內(nèi)出現(xiàn)鋼軌內(nèi)部裂紋時，接收節(jié)點的超聲導波信號會出現(xiàn)明顯衰減。

此外，鐵路現(xiàn)場大量的鋼軌過孔也會導致超聲導波發(fā)生衰減，超聲導波斷軌監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場安裝必須考慮鋼軌過孔對導波衰減的影響。本實驗為無縫線路斷軌監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)置及安裝提供了理論指導，降低了現(xiàn)有無縫線路斷軌監(jiān)測系統(tǒng)的誤報率。

功率放大器在本實驗中起到的作用：

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(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的信號進行放大，從而激勵超聲導波換能器產(chǎn)生振動。ATA-4012功率放大器有如下特點：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，也能夠忠實地將其放大；可用于激勵壓電變化器、壓電動作執(zhí)行機構(gòu)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渡過程，也能良好的響應真實再現(xiàn)；低輸出阻抗，即使對于電容性、點感性的負載也能獲得良好的響應。

審核編輯：湯梓紅