應(yīng)用案例

【概述】

2025年西南交通大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)布論文《Wave-structure conversion and rainbow trapping effect in complex cross-sectional structures》；在直尖軌導(dǎo)波傳播特性測試研究中使用Aigtek安泰ATA-2022H高壓放大器，實(shí)現(xiàn)了道岔直尖軌超聲導(dǎo)波信號(hào)輸出實(shí)驗(yàn)。研究中建立了直尖軌瞬態(tài)有限元模型，通過基于群速度原理的梳狀激勵(lì)方法，對(duì)單一導(dǎo)波模態(tài)在直尖軌中的傳播過程進(jìn)行數(shù)值模擬，驗(yàn)證了該變截面結(jié)構(gòu)波-結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換算法的正確性。基于本文所提算法獲取了直尖軌各關(guān)鍵截面處各模態(tài)的頻散信息，首次發(fā)現(xiàn)了直尖軌中的彩虹捕獲效應(yīng)。最后通過試驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析結(jié)果及直尖軌中的彩虹捕獲現(xiàn)象。

　　

實(shí)驗(yàn)名稱：道岔直尖軌超聲導(dǎo)波信號(hào)輸出實(shí)驗(yàn)

研究方向：直尖軌導(dǎo)波傳播特性測試

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

道岔直尖軌為截面異型的變截面工程結(jié)構(gòu)，導(dǎo)波在其中的傳播特性十分復(fù)雜，即使是單一模態(tài)的導(dǎo)波在直尖軌不同截面處的波幅值分布也差別巨大。通過功率放大器輸入高能導(dǎo)波信號(hào)，測試了單一模態(tài)在直尖軌中傳播時(shí)的波幅值分布變化規(guī)律和頻散特性變化規(guī)律，并首次發(fā)現(xiàn)了直尖軌中的彩虹捕獲效應(yīng)。

測試設(shè)備：任意波形發(fā)生器、高壓放大器(Aigtek的ATA-2022H)、示波器、壓電陶瓷傳感器等等。

實(shí)驗(yàn)過程：

圖1：實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)圖

圖2：實(shí)驗(yàn)實(shí)物圖

利用任意波形發(fā)生器調(diào)制特定的單一導(dǎo)波模態(tài)信號(hào)，通過高壓放大器進(jìn)行信號(hào)放大形成高能超聲導(dǎo)波信號(hào)，隨后將壓電陶瓷傳感器和直尖軌軌腰打磨處緊密貼合，使導(dǎo)波信號(hào)輸入到道岔直尖軌中，最終通過接收信號(hào)傳感器和示波器來顯示提取信號(hào)。在直尖軌縱向上等距接收大量導(dǎo)波信號(hào)，測試導(dǎo)波在直尖軌中的波幅值變化規(guī)律和頻散特性變化特性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果

激勵(lì)信號(hào)選擇為中心頻率45kHz的單周期漢寧窗信號(hào)，通過任意波形發(fā)生器、功率放大器和傳感器穩(wěn)定輸入到道岔直尖軌中。同時(shí)等距離的信號(hào)接收點(diǎn)位包含了信號(hào)在傳播過程中隨著距離的變化，通過對(duì)系列頻域信號(hào)的二次傅里葉變換可以得到頻率-波數(shù)域信息。將鋼軌導(dǎo)波傳播特性在頻率-波數(shù)域的云圖分布與理論計(jì)算得到的頻散曲線相疊加,可以得到導(dǎo)波傳播特性。同時(shí)，可以將波數(shù)轉(zhuǎn)換為相速度對(duì)比頻率-相速度域的云圖分布與理論相速度頻散曲線的吻合性。

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢：

1.高電壓輸出能力——提供穿透變截面的高能導(dǎo)波激勵(lì)

2.寬帶寬與高壓擺率——保證單一模態(tài)信號(hào)的波形純凈度

3.數(shù)控增益精密可調(diào)與實(shí)時(shí)監(jiān)測——支持大量測點(diǎn)的精細(xì)實(shí)驗(yàn)調(diào)控

【文獻(xiàn)】Wave-structure conversion and rainbow trapping effect in complex cross-sectional structures

【推薦產(chǎn)品】：ATA-2022B高壓放大器

圖：ATA-2022B高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號(hào)源、前置微小信號(hào)放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請(qǐng)持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。

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