電壓放大器在應力波通信方法研究中的應用

　　實驗名稱：固體結(jié)構(gòu)多傳感信息應力波通信應用實驗

　　實驗目的：驗證基于擴頻理論的結(jié)構(gòu)狀態(tài)監(jiān)測多傳感應力波通信新方法是否可行，為后續(xù)實驗做論證和鋪墊。

　　測試設備：功率放大器、信號發(fā)生器、上位機、數(shù)據(jù)采集卡、定滑輪、7股鋼纜線、PVC管、接受端PZT（壓電材料）、發(fā)射端PZT等。

　　實驗過程：為了驗證擴頻理論的大型固體結(jié)構(gòu)狀態(tài)多傳感信息應力波通信機理在水環(huán)境特殊結(jié)構(gòu)中應用可行性，建立圖1-1所示水環(huán)境下多傳感信息應力波通信實驗平臺，包括PZT(piezoelectricceramictransducer)、7股鋼纜線、PVC管(內(nèi)徑10cm)、KEYSIGHT33500B信號發(fā)生器、安泰AT-2042功率放大器、數(shù)據(jù)采集卡和負責對信號進行擴頻調(diào)制和信息恢復處理的上位機等，其中上位機分別與信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集卡相連。上位機將激勵信號和調(diào)制信號輸送到信號發(fā)生器，并接收數(shù)據(jù)采集卡采集到接收信號。壓電放大器與信號發(fā)生器連接，可對激勵信號放大50倍。所用PZT規(guī)格為5*8mm，PZT即作為執(zhí)行器又作為傳感器，粘貼于鋼纜線結(jié)構(gòu)表面，發(fā)射端與接收端相距80cm。

圖1-1：鋼纜線水下環(huán)境應力波通信實驗圖

圖1-2：a) Labview 虛擬儀器接收信號設置界面；圖1-3：信號采集端接收到的噪聲信號

　　接收端通過應力波通信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收信號，如圖1-2所示，通過labview虛擬儀器，對應力波信號的采集進行通道選擇、采樣頻率、采樣周期等設置，正確設置采集參數(shù)后，接收到幅值為5mv，頻率為50Hz的噪聲信號，如圖1-3所示。

　　實驗結(jié)果：

圖1-4：鋼纜線介質(zhì)不同頻率五峰值信號頻散測試結(jié)果

　　圖1-4為鋼纜線介質(zhì)不同頻率五峰值信號頻散測試結(jié)果，由圖可知，隨著五峰值探測信號頻率的增大，信號在固體結(jié)構(gòu)中傳播分成了不同頻率的幾個信號，即頻散現(xiàn)象越嚴重，信號失真度越大，影響到信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，所以低頻段15KHz以下的信號有利于鋼纜線固體結(jié)構(gòu)中應力波的傳播。

圖：ATA-2042高壓放大器指標參數(shù)

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