用于声发射表面波探测的光纤传感器设计与实验研究

摘要

声发射技术是近年来出现的一种新技术，特别是和光干涉技术相结合后形成一门更新、更前沿、更有应用前景的技术。因此，声发射技术的进展受到越来越多相关人士的重视，他们对于声发射技术在工业、国防等方面的应用表现出极大的关注。 本文简单地对声发射的产生机制及一些基本的检测方法进行了介绍和说明，并从固体的表面波出发，阐述了声波在固体中的传播特性。本文还介绍了Math-Zehnder光纤干涉仪的原理及其基本应用。根据传统的光学干涉原理研制出的相位调制型光纤传感器-Math-Zehnder光纤干涉仪，实现对声波的的测量，其突出特点是灵敏度高；价格便宜；结构简单；系统抗干扰能力强。 由于有些特殊检测需要传感器具有较小的尺寸，本文主要研究螺旋式光纤传感器。对螺旋式光纤传感器的感应特性进行理论分析和计算机仿真。制作了多个不同圈数、不同直径的传感器，对其灵敏度进行理论分析，其特性用实验进行检验，实验结果和理论计算相吻合，表明这种传感器可以用于声发射信号的检测。

目录

文摘

英文文摘

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1绪论

1.1引言

1.2传感器概述

1.2.1传感器的定义及重要性

1.2.2光纤传感器的特点

1.2.3光纤传感器的分类

1.3本课题的目的及意义

2声发射机理及检测方法

2.1声发射机理

2.1.1 AE源

2.1.2几种常见的AE源及其产生的机理

2.1.3 AE源的信号特征

2.2声发射检测

2.2.1共振法

2.2.2脉冲反射法

2.2.3脉冲透射法

2.2.4 AE检测技术的特点

2.3本章小结

3光干涉理论

3.1激光光源

3.2相干光理论

3.2.1互相干理论

3.2.2互光谱密度

3.2.3时间相干与空间相干

3.3干涉场的分析

3.4本章小结

4光纤干涉传感器原理

4.1光纤干涉仪的分类

4.1.1光纤迈克耳逊干涉仪

4.1.2法布里—珀罗干涉仪

4.1.3塞格纳克干涉仪

4.1.4光纤马赫曾德尔干涉仪

4.2马赫曾德尔相位传感原理

4.2.1应力应变效应

4.2.2温度应变效应

4.3本章小结

5声发射表面波检测实验设计方案

5.1声发射表面波检测的计算机仿真计算

5.2声发射表面波检测的传感头设计

5.3声发射表面波检测的传感器灵敏度计算

5.4本章小结

结 论

参考文献

致 谢