【概述】

2025年西南交通大學團隊使用Aigtek安泰ATA-2022H高壓放大器，搭建鋼軌缺陷檢測實驗系統(tǒng)。

實驗名稱：基于彈性波的鋼軌缺陷檢測實驗

研究方向：鋼軌缺陷檢測

實驗內(nèi)容：不規(guī)則復雜截面結(jié)構(gòu)中彈性波模態(tài)數(shù)量眾多，傷損檢測時容易出現(xiàn)不能分離各模態(tài)波包和無法識別反射回波的情況。通過功率放大器輸入高能彈性波信號，并在稀疏點陣上采集彈性波信號，通過偽逆算法推導了基于稀疏點陣的模態(tài)分離公式，在接收點陣全部布置在軌腰的情況下實現(xiàn)了軌頭、軌腰和軌底缺陷的識別。

測試設備：任意波形發(fā)生器、高壓放大器(Aigtek的ATA-2022H)、示波器、壓電陶瓷傳感器等。

實驗過程：

圖1：實驗測試系統(tǒng)圖

首先選擇了健康的2m長的鋼軌進行了鋼軌頻散信息的獲取，在本實驗中使用任意波形發(fā)生器、功率放大器(AgitekATA-2022H)和示波器來產(chǎn)生、放大和提取彈性波信號。通過在軌腰處設置螺栓孔來模擬軌腰缺陷，螺栓孔設置在距離端面1m的位置處。稀疏接收點陣共由24個點位構(gòu)成，每個點位之間的間距為40mm。激勵傳感器將提供穩(wěn)定的彈性波信號輸入，激勵信號的中心頻率為15kHz，使用20周期的漢寧窗信號。實驗中依次移動接收傳感器，提取稀疏接收點陣各個點位的信號。構(gòu)建出實際的頻率響應矩陣，并基于稀疏點陣波包分離原理實現(xiàn)多個模態(tài)波包的分離。

實驗結(jié)果：

圖2：實驗結(jié)果

當缺陷位于鋼軌截面上的不同部位時，各個模態(tài)由于波結(jié)構(gòu)強度分布的差異會產(chǎn)生不同的回波特性，可以根據(jù)反射波的響應識別缺陷在截面上的位置。當缺陷逐漸增大時，各模態(tài)反射回波的強度也相應增大，且模態(tài)之間的相對強度也根據(jù)波結(jié)構(gòu)的分布特點產(chǎn)生規(guī)律性的變化。模態(tài)反射波包圖中只有模態(tài)3有清晰的反射波包，而其余模態(tài)的反射幅值則均較小。從反射波包的結(jié)果中可以識別出鋼軌缺陷的存在，并通過各個模態(tài)反射波包的不同響應可以初步判定缺陷位于軌腰處。因此，實驗成功證明了基于稀疏點陣波包分離方法的正確性。

安泰放大器在此應用中的產(chǎn)品優(yōu)勢：

一、高電壓輸出能力——驅(qū)動傳感器產(chǎn)生強穿透彈性波，保障深層缺陷信號清晰可辨

二、寬頻帶與平坦響應——精準匹配中心頻率，保障多模態(tài)波包的純凈激發(fā)

三、低失真與高輸出穩(wěn)定性——保障多輪次信號采集的激勵一致性

【推薦產(chǎn)品】：ATA-2022B高壓放大器

圖：ATA-2022B高壓放大器指標參數(shù)

本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當規(guī)模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。