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美国Ritec 5000 SNAP高能超声测试系统功能特点概述
发布时间:2012-2-9   浏览次数:4494次

Ritec 5000 SNAP系统功能特点概述

1. 工作频率范围:0.05MHz—30MHz

2. 驱动电源模块

可同时提供两路大功率的射频脉冲驱动电信号(tone burst),在50欧姆负载条件下和7MHz频率范围之内,输出的瞬时电功率最高可达7KW

通过计算机可很方便灵活地调节输出射频脉冲驱动电信号的如下参数:载波频率  周波个数  调制方式  功率大小  重复频率  输出射频脉冲的延迟时间

适宜于驱动转换效率低的超声换能器,例如电磁超声换能器(EMAT)和空气耦合(Air-coupled)换能器等;适宜于驱动用于检测高损耗材料(如混凝土、橡胶、岩石和复合材料等)的超声换能器;适宜于驱动用于材料非线性声学测量的超声换能器

还可用于驱动其它电-声、电-力和电-磁类的换能器等。

3. 信号的接收处理模块

Ritec 5000 SNAP系统的测量模块采用超外差技术,故可从强噪声背景中提取出所需的微弱电信号。系统所配前置放大器有20dB, 30dB40dB三档选择,系统内部程控放大器的调节范围达78dB,故对信号的放大增益值最大可高达118dB

Ritec 5000 SNAP系统有两个输入通道,配以适当的滤波器,可对输入时域信号的基波、二次谐波、三次谐波和差频等信号进行测量。

Ritec 5000 SNAP系统的测量软件主要是针对超声信号而进行程序设计的,但它并不仅局限于超声信号的测量。除超声信号之外的其他类型信号,通过适当的换能器,总可将其转换成相应的时域电信号,采用Ritec系统均可对这些时域电信号进行相应的测量,下面仅以超声信号为例进行说明。

对于在实际材料/结构中传播的超声信号,Ritec 5000 SNAP系统可截取任意指定时间范围内的时域信号F(t)。因材料/结构的弹性非线性效应,在所截取的任意指定时间范围内的时域信号F(t)中,除频率与驱动信号一致的基波成分之外,还存在二次谐波和三次谐波等成分,这些谐波成分与材料/结构的微观组织结构密切相关,反映了物质的动力学特性,可用于准确定征材料/结构的力学性质。采用Ritec公司研制的适当截至频率的滤波器,可直接观察F(t)中的二次谐波或三次谐波等。Ritec 5000 SNAP系统可直接测量出F(t)中的基波信号、二次谐波信号幅度和三次谐波信号的幅度和相位。若驱动换能器的信号中包含两个频率f1f2,则在F(t)中除包含频率为f1f2的基波信号之外,还包含f1的二次谐波、f2的二次谐波和差频(f1-f2)等非线性声信号,它们的幅度和相位均可由Ritec 5000 SNAP系统直接测得。

3.1 绝对测量功能

对于所截取的任意指定时间范围内的时域信号F(t)Ritec 5000 SNAP系统在设定的频率范围内,可对F(t)进行扫频测量。

扫频方式有两种,一是对进行扫频,相当于测的就是超声换能器与声传播介质等所构成系统的传递函数”(包括:幅频曲线、相频曲线);二是对接收信号进行扫频,相当于是对F(t)傅立叶分析”(包括:幅频曲线、相频曲线)。因此,对于感兴趣时间范围内的时域信号,Ritec 5000 SNAP系统对其可起到系统传递函数测量仪信号频谱分析仪的作用。

对于一个时域超声信号,Ritec 5000 SNAP系统可设定一个宽度很小且其值固定的时域信号截取门,并对该截取门中的时域信号进行扫频测量;此外,还可设定宽度很小且其值固定的时域信号截取门的延迟范围。两者结合,可直接测得该时域超声信号的短时傅立叶变换谱图

Ritec 5000 SNAP系统采用二次回波方法,完全扣除了换能器和测量系统的影响,可准确测得横、纵波在材料中的传播声时,进而准确测得材料的横、纵波声速,以及杨氏模量和剪切模量。

Ritec 5000 SNAP系统采用积分门延迟扫描方法,可准确测量出材料的声衰减系数。

3.2 相对测量功能

Ritec 5000 SNAP系统包含两个外接传感器接口(视具体情况可接温度、压力等传感器,以监测待测试件外界环境因素的改变)。

所谓相对测量,即以最初所测物理量(可以是基波幅度谐波幅度声非线性参数声衰减、或声波在样品中的声时,等等)为基准,测量其随时间外接传感器参数的相对变化。这一功能有利于监测材料/结构的力学参数随外界环境因素的演化过程。

例如,一个承受静力载荷的试件,在静力载荷随时间变化而不断增大的过程中,采用Ritec 5000 SNAP系统的相对测量功能,能够同时测量出声衰减、声时及声非线性参数等随静力载荷(随加载时间)的相对变化关系曲线。这些不同物理量的相对变化关系曲线对于了解材料/结构的力学参数随外界环境因素的演化过程具有十分重要的实际意义。

4 最基本的测量应用:

1)横波声速、纵波声速的精确测量,(2)材料杨氏模量和剪切模量的精确测量,(3)声衰减的精确测量,(4)超声导波探测液体负载板材的缺陷,(5EMAR方法评价板材,(6)材料性质演化过程的声学监测。。。。

5 总结

Ritec 5000 SNAP系统适用于一般的线性与非线性超声测量的要求,是一个扩展功能非常强大的用于驱动信号产生及接收信号处理的实验平台。针对具体的测量目的和要求,在测量功能和方法上可作进一步拓展。




 
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