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                      Aigtek功率放大器在海底管道懸跨振動檢測試驗中的應用

                      發布:2019-01-16

                      實驗名稱:海底管道懸跨振動檢測試驗

                      研究方向:管道懸跨診斷

                      實驗內容:利用信號源、功率放大器、激振器激勵管道振動,模擬海底管道在洋流的沖刷作用下產生振動;利用管道內檢測器檢測振動。

                      測試目的:使管道產生類似于洋流激勵的振動,利用內檢測器檢測振動。

                      測試設備:信號源、功率放大器ATA-3080、激振器、管道

                      放大器型號:ATA-3080

                      實驗過程:

                      1. 在管道的一端利用鼓風機向管內吹氣,推動管內球向前滾動。為了能使球像在現場管道里那樣處于勻速滾動的穩態,需要控制風力的大小。

                      2. 通過連續調節鼓風機的供電電壓實現對風速的連續調節??紤]到球從靜止到速度穩定是一個加速過程,在激振管道的上游又連接了一根緩沖管,使球在進入激振管道前就完成加速并達到恒速滾動的穩態。

                      3. 兩節管道之間采用柔性橡膠連接,使緩沖管道不干擾激振管道的振動。激振管道兩端采取固定支撐,來模擬實際的懸跨海底管道。

                         功率放大器  功率放大器

                      4. 電腦控制數據采集卡產生激勵信號,經過功率放大器放大后,輸送給激振器,激勵管道沿豎直方向振動。

                      5. 考慮到在海底,洋流平行于海床,而渦激振動方向又與洋流方向垂直,所以給管道施加的激勵是豎直方向的。激光位移傳感器實時測量管道的振動位移,作為參考。

                      6. 采用3D打印技術制作了50mm直徑的光敏樹脂球殼,內部設置了固定三軸加速度計的結構,加速度計采用小型鋰電池供電。

                      7. 在球內部添加了兩條鋼柱來調節它的質量分布,使球穩定地圍繞轉動慣量大的軸旋轉。檢測完畢后,取出球與電腦相連接,下載數據,通過離線處理加速度信號識別出管道振動。

                        測試結果:

                      8. 下圖(e)是原始加速度信號三分量的平方和,圖(f)是去除了直流偏置的加速度三分量的平方和。

                      功率放大器 

                      1. 可以看到,去除各個分量直流以前,a^2包含很強的代表球轉動的低頻信息,且還包含一些其他高頻信息。去除各個分量直流以后,a^2變成a~^2,相當于把向心加速度去除了,與f1相關的低頻信息消失了,a~^2包含很強的代表管道振動的高頻信息,這有利于識別管道的振動。

                      2. 當管道振幅較大時,a^2頻域包含5個峰。其中代表球的滾動頻率f1的峰,很容易利用其他管段的數據識別,因為其他不振動管段里球測得的加速度信號就只有f1成分。另外4個峰,對應f2,2 f2,f2+ f1,f2- f1,后三個的幅值跟很多因素有關,有時還會接近甚至超過f2的幅值,無法判斷那個是f2的峰。通過對加速度各個分量進行去直流處理,獲得a~^2,可以削弱f2+ f1和f2- f1的幅值,只保留f2和2 f2峰。

                      3. 如右下圖所示的頻域曲線,紅色曲線是利用去除了直流的加速度分量計算的,藍色曲線是利用原始加速度分量計算的。顯然,通過去直流,與f1相關的峰值都有了明顯的減弱,而去直流前后f2和2 f2幾乎沒有任何改變??梢暂p易地確定f2和2f2對應的峰值,然后可以得到f2的值。如果管道振幅足夠大,2f2也會比較明顯,可以通過二倍頻的關系進一步確認f2。

                      功率放大器 

                      放大器在該實驗中發揮的效能:放大激勵信號,輸入給激振器。

                      您選擇該放大器的原因:功率大、帶寬夠。

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