應用案例

實驗名稱：功率放大器在顆粒形狀特征的表征及對砂土剪切模量影響的研究中的應用

實驗設備：函數發生器、功率放大器、激發端彎曲元、電荷放大器、示波器等。

實驗目的：通過數字圖像處理技術對顆粒形狀特征的表征以及實際砂土顆粒的形狀特征進行研究，研究砂土顆粒形狀特征與剪切模量間的關系。

實驗過程：

（1）實驗平臺的搭建：

剪切波信號首先由函數發生器生成，函數發生器的輸出信號電壓較小，為了提高信號強度，在信號輸入激發端彎曲元之前通過ATA-4011高壓功率放大器對信號進行放大。經過放大的信號輸入激發端彎曲元,彎曲元上的壓電陶瓷片在脈沖電壓的作用下振動，在土體中產生剪切波。接收端彎曲元與激發端彎曲元的結構相同，作用過程相反，在接收到剪切波信號后,壓電陶瓷片產生振動，將機械能轉化為電能，即接收信號。

  

       接收端彎曲元接收到的信號通常較小，需要通過電荷放大器對信號進行放大，最后輸入示波器中顯示。功率放大器在向激發端彎曲元輸入信號的同時，也將信號輸入示波器中，通過比較接收信號和激發信號可以獲得剪切波速，進而計算出土體的剪切模量。

（2）制樣

      四個砂樣分別制取兩種不同初始孔隙比的試樣，共進行8組試驗，并進行測試。 

實驗結果：

 

在試驗的加載階段，試樣的歸一化剪切模量與其形狀因子呈現出良好的相關性。在豎向荷載相同的條件下，顆粒形狀粗糙程度越大，其形狀因子越大，則對應的歸一化剪切，模量越大。

實驗中用到的功率放大器ATA-4011參數指標：

電壓：最大輸出電壓160Vp-p（±80Vp）
電流：最大輸出電流 1.41Ap 
帶寬：帶寬（-3dB）高達DC~1MHz

 

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