20 / 2019-09-29 21:45:18

基于光纤传感技术的智能化检测与评估问题研究

光纤环 光纤光栅 声发射 液氮

声发射技术从发明以来一直是无损检测技术中最重要的一种，然而传统的压电陶瓷声发射传感器无法在诸如强电磁干扰、高温、极端低温、高压、腐蚀等环境中的工作，光纤传感技术是近50年来发展起来的新技术，已经在很多领域代替传统电学传感器取得了不错的成绩。对于声发射技术的研究，光纤声发射检测技术不像压电陶瓷传感器一样有那些弊端，具有不可比拟的优势，是目前的研究热点。其中光纤环和光纤光栅声发射检测技术是光纤声发射技术中最有前景的，有很多方面的内容需要深入探究，本报告旨在说明光纤环和光纤光栅声发射技术。主要工作内容包括：
1、进行了光纤光栅和光纤环声发射传感器本身的研究，建立了光纤光栅和光纤环声发射传感器在液体中传感声发射信号的物理模型，并进行相应的实验初步验证了物理模型的正确性。
2、搭建了一套光纤环传感系统并将其应用到液氮中的声发射检测和声发射波速度测量中，达到了预期效果。这也是本领域目前首次实现传感器直接测量液氮中的声发射信号及其速度。
3、利用光纤环声发射传感器进行航天气瓶在液氮环境中的声发射检测实验
4、研究了光纤布拉格光栅声发射传感理论。声发射应力波对光纤布拉格光栅的有效折射率和光栅周期都会受到影响而发生改变，从而使布拉格波长发生偏移。声发射应力波的振幅和频率信息可以通过光栅布拉格波长的解调而得到。
5、在此理论的基础上，设计了一套光纤布拉格光栅声发射传感系统，以窄带激光器作为光源输出，对准光纤布拉格光栅传感器3dB带宽附近的近似线性区域点。在温度变化不大的情况下，系统稳定性良好。
6、在传感系统的研制工作的基础上，进行了声发射模拟信号源与滚动轴承声发射信号检测的实验，比较了光栅传感系统和压电传感系统的声发射信号检测性能。从实验结果可以看出，光纤光栅传感系统的检测性能基本达到现有的压电传感系统的水平，而在响应速度、灵敏度等方面都优于压电传感系统。