基于光纤光栅传感的超声无损检测研究

发布时间：2021-04-07 06:48

　　超声无损检测作为一种高效、快捷的检测技术在结构体健康监测领域应用广泛。传统的超声无损检测方式为使用压电传感器探测在结构体中传播的超声波,然后根据探测的超声波信号对结构体中损伤进行识别。但是探测超声波信号的压电传感器存在易受电磁干扰、不耐腐蚀等缺点,导致其在某些特殊领域应用中的可靠性不高。因此本文尝试使用光纤光栅代替压电传感器进行超声波探测,围绕光纤光栅的超声波传感特性以及基于光纤光栅传感的超声无损检测展开研究,具体工作如下:（1）研究了兰姆波的频散特性,绘制了6061铝合金板的频散曲线。并通过有限元法仿真了兰姆波在铝板中的传播过程,印证了使用兰姆波进行损伤识别的可行性。同时理论推导了光纤光栅反射谱波长受超声波调制的函数关系式。（2）研究了光纤光栅在不同布置位置、不同长度、不同粘贴方式下的超声波传感特性。实验结果表明:为提高探测的超声波信号信噪比,光纤光栅的选择应遵循光纤光栅长度与超声波波长比值较小的原则,并将其沿超声波声场轴线布置。同时发现远程粘贴型光纤光栅具有同直接粘贴型光纤光栅相等的超声波探测能力。最后,为解决光纤光栅在进行超声波探测中存在的布置位置受限、可重复利用率低、裸光纤光栅... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

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火车脱轨以及燃气管道爆炸常见的结构损伤检测主要有：X光射线探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透

图 1-2 全光纤超声波传感原理传感器的封装与布置用中，我们通常需要对 FBG 进行不同形式的封装以 年，Tan 等人将 FBG 用于土木工程中的结构健康监二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane,PDMS）的 FB于监测由钢筋腐蚀引起的膨胀应变，通过观察发现天出现了显著的波长漂移，而涂覆有 PDMS 的 FBG长漂移。结果表明 PDMS 涂覆的 FBG 具有更高的腐人提出了一种新型膜片式光纤布拉格光栅振动传感在 10-150Hz 的工作带宽范围内的灵敏度达到了 3纤传感技术国家工程实验室在光纤光栅传感方面用直接粘贴型光纤光栅对超声波进行测量，并理论推测超声应变的关系式。

西南交通大学硕士研究生学位论文 第26页FGB3 SMF-28 2 1550.02 0.74 15 2/2FBG4 SMF-28e 15 1549.94 0.16 12 2/2使用 PZT 在铝板上分别激励出 100kHz、150kHz、200kHz 等多个频率的正弦超声波信号，沿着图 3-5 所示进行布置，并使用不同长度光纤光栅探测得到如下所示结果。


本文编号：3123001