基于超聲波激勵(lì)的光纖光柵傳感體的研究.pdf

1、超聲波檢測是工業(yè)無損檢測中應(yīng)用最廣泛的一種方法,但由于測量中常用的壓電探頭不能在電磁干擾、高溫和腐蝕等惡劣環(huán)境下使用,并且只能單位置測量,故難以對損傷進(jìn)行有效定位?；谝陨先毕?我們引入光纖光柵來取代壓電傳感器。與其它傳感器相比,它質(zhì)輕,環(huán)境適應(yīng)性好,并且可以在一根光纖上布置多個(gè)測量光柵,實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)或準(zhǔn)分布式實(shí)時(shí)損傷信息監(jiān)測。然而,由于超聲波頻率高,在傳播過程中易衰減。在超聲波作用下,貼在結(jié)構(gòu)表面的光纖光柵感測到的應(yīng)變是很微弱的,此時(shí)必須

2、加入中間彈性傳感體,起到增敏作用。
　　本文基于超聲波激勵(lì)模式,以光纖光柵復(fù)合傳感體為研究對象,首先研究適合損傷檢測的超聲波激勵(lì)方式;然后根據(jù)光纖光柵傳感體在超聲波場應(yīng)變傳遞的基本理論,通過有限單元法建立傳感體的基本模型,設(shè)計(jì)出一種能夠靈敏感知超聲波微應(yīng)力的光纖光柵復(fù)合傳感體;最后通過不同的測試實(shí)驗(yàn)研究光纖光柵傳感體的傳感特性。論文的主要內(nèi)容安排如下:1.介紹了利用光纖光柵檢測超聲波技術(shù)的國內(nèi)外現(xiàn)狀,提出這種技術(shù)的應(yīng)用前景。2.介

3、紹了超聲波的基本理論,并從蘭姆波在介質(zhì)中的傳播特性出發(fā),分析了適合于損傷檢測的超聲波激勵(lì)方式。3.介紹了光纖光柵傳感的基本原理,分別從應(yīng)變波的傳播和光纖光柵對超聲波的響應(yīng)兩方面研究了光纖光柵傳感體在超聲場中應(yīng)變傳遞規(guī)律,為光纖光柵傳感體的設(shè)計(jì)提供了一定的指導(dǎo)作用。4.根據(jù)彈性力學(xué)理論,建立了超聲波在固體介質(zhì)中的運(yùn)動(dòng)微分方程。從材料、耦合劑、厚度三個(gè)方面對傳感體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并通過有限元軟件COMSOL對傳感體進(jìn)行建模,分析其應(yīng)變傳遞特