超声导波激励信号源设计方法的研究

简介：
本研究致力于探索并优化超声导波激励信号源的设计方法，旨在提升长距离管道检测与评估技术的精确性和效率。通过理论分析和实验验证相结合的方式，我们深入探讨了不同信号特征对导波传播性能的影响，并提出了一种新型高效信号生成策略，为实际应用中的结构健康监测提供了新的视角和技术支持。 本段落介绍了一种用于激励超声导波的信号源设计方法，旨在解决管道检测技术中的多模态与频散特性问题。通过对L(0,2)模态的研究发现，在特定频率范围内其传播速度几乎保持恒定且最快，因此采用窄带脉冲作为激励信号可以有效激发此模式的超声导波，并减少频散现象的影响。 设计中采用了高速单片机DS89C430和数模转换器AD9708来实现高精度的信号发生功能。同时构建了差动放大电路与滤波电路，确保输出电压具有正负极性和平滑性。此外，在软件层面考虑了硬件资源需求，并实现了按键扫描及波形数据点的输出等关键功能。 实验结果显示所设计的激励信号源能够产生符合预期要求的窄带脉冲信号：最高幅值约为1.5 V，单音频频率为100 kHz且经过汉宁窗调制包含十个周期。该方法具有广泛的应用前景，在提高管道缺陷检测精度和速度方面表现出显著效果。 主要涉及的知识点包括： - 超声导波技术的长距离与快速检测优势； - L(0,2)模态在特定频段内传播特性稳定且速度快的特点； - 通过窄带脉冲激励信号源激发L(0,2)模式超声导波的方法设计； - 高速单片机DS89C430与数模转换器AD9708的性能特点，如快速指令执行和高更新率等。 - 差动放大及滤波电路的设计原理和技术参数。