聲表面波的光纖檢測(cè)方法研究.pdf

1、光纖傳感器技術(shù)是工業(yè)化和信息化的前沿關(guān)鍵技術(shù)之一。一方面，由于自然災(zāi)害的慘痛教訓(xùn)，基礎(chǔ)設(shè)施和特種容器的安全問題日益得到重視；另一方面，石油化工、汽車、船舶、飛機(jī)制造等行業(yè)的迅猛發(fā)展，也迫切需要一種有效手段，用以檢測(cè)各種設(shè)備的安全狀況。本文目的是探索一種方法，將光纖傳感器技術(shù)與聲表面波理論結(jié)合起來，用來檢測(cè)材料的性能。
　　 本文介紹了聲表面波的基本性質(zhì)，詳細(xì)闡述了聲表面波在各向同性介質(zhì)和各向異性介質(zhì)中的傳輸特點(diǎn)；采用有限元方法構(gòu)

2、建了光纖與聲表面波相互作用的模型，對(duì)嵌入被測(cè)材料內(nèi)光纖傳感單元的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)進(jìn)行了理論分析和有限元仿真計(jì)算。用Bessel函數(shù)推導(dǎo)了光纖檢測(cè)聲表面波輸出干涉信號(hào)的數(shù)學(xué)形式，將輸出信號(hào)分為時(shí)不變和時(shí)變兩個(gè)部分，并對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行了展開；從理論角度解釋了影響光纖傳感器對(duì)聲表面波信號(hào)測(cè)量精確度的因素。用Sagnac、Michelson、Mach-Zehnder三種典型的光纖干涉型傳感器對(duì)：聲表面波進(jìn)行了頻率特性的測(cè)定。并進(jìn)行了信號(hào)仿真實(shí)驗(yàn)。從實(shí)

3、驗(yàn)角度，驗(yàn)證了光纖傳感器技術(shù)和聲表面波理論推導(dǎo)出的結(jié)論。
　　 最后闡述了固體材料的彈性模量的相關(guān)性質(zhì)和運(yùn)算公式，總結(jié)了一些典型固體材料的彈性模量取值范圍。根據(jù)固體中的聲波傳播原理推導(dǎo)出固體材料的彈性系數(shù)與波速之間的關(guān)系，推導(dǎo)出固體材料中聲波速度與彈性常數(shù)，即楊氏模量、剪切模量、體積模量、泊松比之間的關(guān)系。建立了雙Sagnac光纖傳感器和雙Michelson光纖傳感器兩個(gè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，通過光纖傳感器對(duì)在固體材料中傳播的聲表面波和縱波