陕西
【概述】
2025年西南交通大学团队使用Aigtek安泰ATA-2022H高压放大器，搭建钢轨缺陷检测实验系统。
实验名称：基于弹性波的钢轨缺陷检测实验
研究方向：钢轨缺陷检测
实验内容：不规则复杂截面结构中弹性波模态数量众多，伤损检测时容易出现不能分离各模态波包和无法识别反射回波的情况。通过功率放大器输入高能弹性波信号，并在稀疏点阵上采集弹性波信号，通过伪逆算法推导了基于稀疏点阵的模态分离公式，在接收点阵全部布置在轨腰的情况下实现了轨头、轨腰和轨底缺陷的识别。
测试设备：任意波形发生器、高压放大器(Aigtek的ATA-2022H)、示波器、压电陶瓷传感器等。
实验过程：
图1：实验测试系统图
首先选择了健康的2m长的钢轨进行了钢轨频散信息的获取，在本实验中使用任意波形发生器、功率放大器(AgitekATA-2022H)和示波器来产生、放大和提取弹性波信号。通过在轨腰处设置螺栓孔来模拟轨腰缺陷，螺栓孔设置在距离端面1m的位置处。稀疏接收点阵共由24个点位构成，每个点位之间的间距为40mm。激励传感器将提供稳定的弹性波信号输入，激励信号的中心频率为15kHz，使用20周期的汉宁窗信号。实验中依次移动接收传感器，提取稀疏接收点阵各个点位的信号。构建出实际的频率响应矩阵，并基于稀疏点阵波包分离原理实现多个模态波包的分离。
实验结果：
图2：实验结果
当缺陷位于钢轨截面上的不同部位时，各个模态由于波结构强度分布的差异会产生不同的回波特性，可以根据反射波的响应识别缺陷在截面上的位置。当缺陷逐渐增大时，各模态反射回波的强度也相应增大，且模态之间的相对强度也根据波结构的分布特点产生规律性的变化。模态反射波包图中只有模态3有清晰的反射波包，而其余模态的反射幅值则均较小。从反射波包的结果中可以识别出钢轨缺陷的存在，并通过各个模态反射波包的不同响应可以初步判定缺陷位于轨腰处。因此，实验成功证明了基于稀疏点阵波包分离方法的正确性。
安泰放大器在此应用中的产品优势：
一、高电压输出能力——驱动传感器产生强穿透弹性波，保障深层缺陷信号清晰可辨
二、宽频带与平坦响应——精准匹配中心频率，保障多模态波包的纯净激发
三、低失真与高输出稳定性——保障多轮次信号采集的激励一致性
【推荐产品】：ATA-2022B高压放大器
图：ATA-2022B高压放大器指标参数
本文实验素材由西安安泰电子整理发布。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测试仪器研发、生产和销售的高科技企业。
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