【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。

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

實驗內容：不規則復雜截面結構中彈性波模態數量眾多，傷損檢測時容易出現不能分離各模態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分離公式，在接收點陣全部布置在軌腰的情況下實現了軌頭、軌腰和軌底缺陷的識別。

測試設備：任意波形發生器、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生器、功率放大器(AgitekATA-2022H)和示波器來產生、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個點位構成，每個點位之間的間距為40mm。激勵傳感器將提供穩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多個模態波包的分離。

實驗結果：

圖2：實驗結果

當缺陷位于鋼軌截面上的不同部位時，各個模態由于波結構強度分布的差異會產生不同的回波特性，可以根據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，各模態反射回波的強度也相應增大，且模態之間的相對強度也根據波結構的分布特點產生規律性的變化。模態反射波包圖中只有模態3有清晰的反射波包，而其余模態的反射幅值則均較小。從反射波包的結果中可以識別出鋼軌缺陷的存在，并通過各個模態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品優勢：

一、高電壓輸出能力——驅動傳感器產生強穿透彈性波，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，保障多模態波包的純凈激發

三、低失真與高輸出穩定性——保障多輪次信號采集的激勵一致性

【推薦產品】：ATA-2022B高壓放大器

圖：ATA-2022B高壓放大器指標參數

本文實驗素材由西安安泰電子整理發布。Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規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、生產和銷售的高科技企業。