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Applicazione dell'amplificatore di potenza RF nell'esperimento di verifica dell'onda guidata a singolo difetto

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Nome dell'esperimento: Esperimento di verifica delle onde guidate da un singolo difettoRicerca mirata: Trasporto di condotte

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Nome dell'esperimento: Esperimento di prova con onde guidate a singolo difetto

Focus della ricerca: Il trasporto mediante condotte svolge un ruolo indispensabile nell'economia nazionale e nei settori del trasporto industriale di oggi, offrendo vantaggi economici, di efficienza e di sicurezza. Tuttavia, le condutture non sono esenti da manutenzione durante il servizio. Con il passare del tempo o a causa di difetti di fabbricazione, le condutture possono sviluppare difetti, che alla fine portano a incidenti di sicurezza. Pertanto, il miglioramento delle attuali tecniche di rilevamento dei difetti delle condutture e la ricerca di nuovi metodi sono di grande importanza per garantire il funzionamento affidabile dei sistemi di trasporto con condutture.

Le onde guidate a ultrasuoni sono state ampiamente studiate per l'ispezione di condutture a breve e lunga distanza grazie ai loro vantaggi unici e sono diventate un importante metodo di rilevamento dei difetti. Il presente lavoro analizza l'effetto di focalizzazione del rilevamento delle onde guidate invertite nel tempo attraverso l'analisi teorica, la simulazione numerica e la validazione sperimentale basata sull'influenza di diversi parametri. Il contenuto specifico della ricerca è suddiviso nelle tre parti seguenti:

In primo luogo, per i segnali invertiti nel tempo contenenti diverse informazioni modali dei difetti, sono stati esplorati gli effetti di focalizzazione in diverse larghezze della finestra temporale, gettando le basi per le ricerche successive. Sono stati condotti test a onde guidate dirette e a onde guidate invertite nel tempo su condutture con difetti di cricca a diversi angoli di circonferenza, profondità radiali e lunghezze assiali. I risultati sono stati confrontati per studiare l'influenza delle variazioni dei parametri sul rilevamento delle onde guidate e sulla focalizzazione dell'inversione temporale. Sulla base del modello a singolo difetto, è stata realizzata una condotta contenente doppi difetti per studiare gli effetti di focalizzazione sul difetto 1 e sul difetto 2 e l'influenza delle diverse distanze assiali e degli angoli di circonferenza tra i doppi difetti sulla forma d'onda, sulla modalità e sull'ampiezza dopo l'inversione temporale.

In secondo luogo, per affrontare situazioni in cui la condotta è parzialmente esposta o in cui è difficile garantire un accoppiamento completo tra il trasduttore e la condotta durante l'ispezione reale, è stato proposto un metodo di rilevamento delle onde guidate con inversione temporale del carico parziale. Questo metodo seleziona le posizioni e il numero di canali appropriati per il caricamento a inversione temporale durante l'eccitazione secondaria, in base ai dati di spostamento ricevuti da ciascun canale nel rilevamento diretto delle onde guidate. È stata analizzata l'interazione tra le onde guidate e i singoli difetti, è stata studiata la distribuzione circonferenziale dell'energia dei difetti e, sulla base di ciò, utilizzando come indicatori l'energia, il tasso di riflessione dei difetti e così via, sono stati progettati schemi per esplorare come le variazioni del numero e della posizione dei canali influenzino l'effetto di focalizzazione.

Infine, è stato allestito un sistema sperimentale per eseguire il rilevamento dei difetti su una conduttura reale, determinare la posizione assiale del difetto e confrontarla con la posizione reale e i risultati della simulazione. L'effetto di focalizzazione in presenza di finestre di larghezza variabile è stato verificato mediante una combinazione di esperimento e simulazione numerica, ed è stata convalidata la fattibilità per difetti a diversi angoli di circonferenza, diverse profondità radiali e carico parziale.

Obiettivo sperimentale: Migliorare l'accuratezza del rilevamento di piccoli difetti nelle condutture e gettare le basi per un'applicazione più rapida dei test di inversione temporale delle onde guidate a ultrasuoni nell'ingegneria di ispezione pratica, adattandosi al problema dell'accoppiamento incompleto dei trasduttori durante gli attuali processi di rilevamento.

Apparecchiature di prova: Generatore di forme d'onda arbitrarie, amplificatore di potenza RF ATA-8202, interruttore ricetrasmittente, preamplificatore ATA-5320, oscilloscopio digitale.

Processo sperimentale: L'amplificatore di potenza RF ATA-8202 è dotato di un display a pannello LCD, funziona in modalità Classe A e offre vantaggi quali elevata linearità, bassa distorsione, lunga durata e prestazioni stabili. Ha una potenza di uscita satura di 200 W, un guadagno di potenza di 47 dB e una regolazione del guadagno a passi di 0,5 dB. Durante l'esperimento, il segnale di eccitazione selezionato è rimasto coerente con la simulazione agli elementi finiti. Sedici trasduttori piezoelettrici a espansione di lunghezza disposti uniformemente intorno all'estremità del tubo, abbinati a un interruttore ricetrasmittente, hanno svolto le funzioni di trasmissione e ricezione del segnale. Il segnale modulato a impulsi generato dal generatore di forme d'onda, dopo essere stato potenziato dall'amplificatore di potenza, ha ottenuto un carico assiale sui trasduttori, eccitando così la generazione di onde guidate di modo longitudinale. Questi segnali d'onda guidati si sono propagati lungo l'asse del tubo, hanno interagito con i difetti della condotta e hanno generato onde riflesse e trasmesse. Successivamente, i segnali di eco riflessi sono stati recuperati dai trasduttori e convertiti in deboli segnali elettrici. Questo segnale è stato ulteriormente amplificato dal preamplificatore e trasmesso all'oscilloscopio per la registrazione. Infine, il processo di rilevamento è stato visualizzato in tempo reale sul computer host.

Piattaforma e configurazione sperimentale

Figura 1-1: Piattaforma e configurazione sperimentale

Risultati sperimentali: Questo esperimento ha permesso di creare un sistema di rilevamento dei difetti delle condutture a onde guidate ultrasoniche. Il rilevamento delle onde guidate dirette e il rilevamento delle onde guidate con inversione temporale sono stati eseguiti su una conduttura con difetti di corrosione e il rilevamento delle onde guidate a carico parziale è stato convalidato sperimentalmente. Sono state tratte le seguenti conclusioni:
(1) Il posizionamento assiale dei difetti di corrosione nella conduttura mediante il rilevamento a onde guidate è relativamente accurato con errori minimi. Le onde guidate a ultrasuoni possono rilevare efficacemente i difetti di corrosione nelle condutture.
(2) Il tasso di riflessione dei difetti nel rilevamento delle onde guidate con inversione temporale aumenta con l'ampliamento della finestra di inversione temporale, coerentemente con le conclusioni della simulazione.
(3) All'aumentare della densità dei pozzetti, aumentano i tassi di riflessione dei difetti sia per il rilevamento delle onde guidate dirette che per quello delle onde guidate invertite nel tempo, con un miglioramento più significativo osservato per i difetti di corrosione più piccoli.
(4) Quando l'angolo di carico circonferenziale è piccolo, vengono eccitati più modi d'onda guidati non assialsimmetrici. Dopo l'interazione con il difetto, la composizione modale diventa più complessa, rendendo difficile l'identificazione del pacchetto di onde del difetto.

Segnali sperimentali per diverse posizioni di carico

Figura: Segnali sperimentali per diverse posizioni di carico

Risultati del rilevamento sperimentale per difetti con diverse densità di buche

Figura: Risultati del rilevamento sperimentale per difetti con diverse densità di buche

Raccomandazione sul prodotto: Amplificatore di potenza RF serie ATA-8000

Specifiche e parametri dell'amplificatore di potenza RF serie ATA-8000

Figura: Specifiche e parametri dell'amplificatore di potenza RF serie ATA-8000

Questo documento è stato compilato e rilasciato da Aigtek. Per ulteriori casi e informazioni dettagliate sui prodotti, continuate a seguirci. Xi'an Aigtek è diventata un fornitore di strumenti e apparecchiature su larga scala con un'ampia gamma di linee di prodotti nel settore. Le unità demo sono disponibili per la prova gratuita.

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