在工业生产和设备运行中，螺栓松动是一个常见且可能引发严重安全隐患的问题。因此，准确检测螺栓的松动程度至关重要。本文将详细介绍 ATA - 2022B 高压放大器在螺栓松动检测中的应用，通过具体实验来展示其在该领域的有效性和重要性。
　　实验概述

　　本次实验的名称为 “ATA - 2022B 高压放大器在螺栓松动检测中的应用”，实验方向为超声检测。所用到的实验设备包括 ATA - 2022B 高压放大器、函数信号发生器、压电陶瓷片、数据采集卡、示波器以及 PC 等。

　　实验原理与内容
　　本研究采用基于振动声调制的螺栓松动检测方法。其中，低频泵浦波采用单频信号，高频探测波采用扫频信号。利用泵浦波和探测波在接触面的振动声调制响应对螺栓的松动程度进行检测。具体来说，通过螺栓松动检测实验，深入对比分析不同松动程度下信号的调制响应特征，利用信号调制特征计算得到非线性调制指数，进而建立非线性调制指数与螺栓松动程度之间的联系。
　　实验过程

　　实验采用单螺栓结构，将接收与激发压电陶瓷分别紧密粘贴于结构两 侧。激发侧贴有两片压电陶瓷，一片用于激励低频泵浦波，另一片用于激励高频探测波。泵浦波和探测波的信号由函数信号发生器产生，探测波直接输出到压电陶瓷，而泵浦波则经过 ATA - 2022B 高压放大器放大后输出到压电陶瓷。

　　图 1：实验系统整体

　　在螺栓连接处经振动声调制之后的信号由另一侧的压电陶瓷片接收，并输送到示波器和数据采集卡分别进行信号观测和采集，在 PC 机上进行信号分析。实验过程中利用高精度扭矩扳手控制螺栓的拧紧力矩，从而改变螺栓的松动程度，在不同螺栓松动程度下分别进行振动声检测。

　　图 2：实验系统局部
　　实验结果

　　实验结果表明，利用振动声调制信号的调制特征计算得到的非线性调制指数随着螺栓扭矩的增大呈现单调递减的趋势。当螺栓扭矩较小时，非线性调制指数下降较快；当螺栓扭矩接近标准预紧力矩时，非线性调制指数下降非常平缓。这说明振动声调制法能够有效检测螺栓的松动程度，并且可以用非线性调制指数来量化螺栓的松动程度。

　　图 3：实验结果分析

　　同时，从 L (0, 2) 直达波信号的形状可以得知，ATA - 2022B 高压放大器的线性放大效果良好，从实验角度排除了研究以外的各项误差对结果的影响，这是保证分析有效的实验基础。

　　图 4：放大器效果
　　放大器参数指标

　　实验中用到的 ATA - 2022B 高压放大器具有特定的参数指标，这些参数指标保证了其在实验中的稳定运行和良好性能。

　　图 5：放大器参数
　　此外，ATA - 2022B 高压放大器在其他领域也有应用，如在高速铁路道岔可动心轨模型、磁致伸缩贴片换能器等方面。在高速铁路道岔可动心轨模型应用中，通过试验验证了模型的正确性与可靠性；在磁致伸缩贴片换能器实验研究中，利用信号发生器提供输入信号，该放大器也发挥了重要作用。