流道板實驗量測

3.2.1 流道板模型與 AE-PFC 黏貼位置

本研究使用的流道板模型如圖 3.9 所示，材料為鋁，為了減少導波在流 道板邊緣反射，將長與寬設計為 15 cm。為了使水的附加質量對流道板的導 波有較大影響，將板厚設計為 1 mm，流道板中間有 11 條機械加工的凹槽，

寬度、間隔為 1 mm，深度為 0.5 mm，且凹槽兩端改為斜坡，避免導波在凹 槽邊緣產生反射，流道板試片四周的四個圓孔則做為固定流道板之用。

使用環氧樹脂將 AE-PFC 黏貼於流道板的背面兩側，黏貼位置如圖 3.10 所示。AE-PFC 換能器的波傳方向平行於流道，置於板中央，發射與接收端 的距離為 5 cm，發射與接收端的黏貼距離有一定範圍限制，因為不同模態 的波速不相同，所以黏貼距離太近會導致不同模態的導波互相重疊，太遠 則會使邊緣反射之回波與直接傳遞的波重疊，都不利於訊號觀測。

3.2.2 AE-PFC 黏貼於流道板共振頻率量測

AE-PFC 黏貼於流道板之後，其邊界條件從自由狀態變成固定於流道 板，換能器的共振頻率需重新量測，量測方法同 3.1.3 小節所述，量測結果 如圖 3.11 所示。由圖 3.11(a)可發現發射端在 0.776 MHz 與 2.2 MHz 處有共 振點；由圖 3.11(b)則顯示接收端在 0.776 MHz 與 2.2 MHz 處有共振點。由 於流道板剛性較高，與自由狀態時相比，發射端換能器的兩個共振頻率分 別上升 0.026 MHz 與 0.1 MHz，接收端也分別上升 0.031 MHz 與 0.1MHz。

因 AE-PFC 的變形位移被拘束，量測到的響應也明顯變小。

23

3.2.3 實驗架構

導 波 換 能 器 訊 號 量 測 的 實 驗 架 構 如 圖 3.12 所 示 ， 由 訊 號 產 生 器 (Tektronix AFG 3102)輸出一組電壓訊號，經由訊號放大器(ENI Model 325LA)增益 50dB，驅動 AE-PFC 發射端換能器，接收端換能器連接至示波 器(LeCroy WaveSurfer 24Xs)。訊號產生器及示波器分別與個人電腦連接，

使用圖控程式(LabVIEW)予以整合成單一測量系統。程式的人機介面如圖 轉換獲得頻譜函數(圖 3.14(b))，由頻譜可知訊號頻率範圍為 780±250 kHz，

中心頻率為 AE-PFC 的共振頻率。

24 度變差，出現明顯的鋸齒，故本程式在時域資料後面補零(zero padding)，以 改善頻譜解析度。圖 3.18 所式為針對三個波群選取不同時間範圍進行轉換 的頻譜資料，因為擷取時間範圍不一定剛好為導波週期的整數倍，會有頻 譜漏失(leakage)的現象，故結果會有些微誤差。由圖 3.18(a)可知第一個波群 主要為第二個模態，同時混雜了一點第一個模態；圖 3.18(b)顯示第二個波 群主要為第一個模態，同樣也有混入其他模態的訊號；圖 3.18(c)所示為第 三個波群，不明確屬於那個模態，代表干擾情形較前兩個波群嚴重，表示 導波在流道區或邊緣有反射的情況，導致波速較快的導波回波，與波速慢 的導波產生干擾。

25 3.21，橫軸為正弦波激發頻率，縱軸為時域訊號峰值，在 0.75、0.795、0.813 MHz 處有三個較大的峰值，此結果與圖 3.16(c)呼應，代表這三個頻率為系

26