基于光纖光柵的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)的研究.pdf

1、基于超聲波的損傷檢測(cè)已經(jīng)在多個(gè)損傷檢測(cè)領(lǐng)域得到應(yīng)用，而損傷檢測(cè)系統(tǒng)中最重要的部件之一就是超聲波探頭，傳統(tǒng)的超聲波探頭都是基于壓電材料制作而成的。然而，壓電型超聲波探頭的工作依賴于電信號(hào)的傳遞，所以會(huì)受到電磁噪聲的干擾，在某些強(qiáng)電磁場(chǎng)環(huán)境下無(wú)法使用，另外電磁干擾會(huì)導(dǎo)致?lián)p傷檢測(cè)的準(zhǔn)確度下降。光纖光柵傳感器具有不受電磁干擾影響、體積小、可復(fù)用等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于各個(gè)工程領(lǐng)域，如橋梁、鐵路、隧道、航空等，本文對(duì)利用光纖光柵制作的超聲波傳感

2、器及超聲波檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了相關(guān)的研究。本文主要的研究工作體現(xiàn)在三個(gè)方面:
　　(1)利用耦合模理論和傳輸矩陣方法對(duì)光纖布拉格光柵(FBG)和基于光纖光柵的法布里-珀羅腔(FBG-FP)的光譜特征進(jìn)行了理論分析和仿真。研究了超聲波對(duì)光纖光柵的影響，仿真了光纖光柵在超聲波作用下的光譜特征。
　　(2)首次對(duì)基于光纖光柵的超聲波檢測(cè)系統(tǒng)的輸出與光源線寬、光譜斜率的關(guān)系進(jìn)行了定量分析和仿真計(jì)算。結(jié)果表明，在相同激勵(lì)作用下，光譜的斜率越

3、大，系統(tǒng)輸出越大。在此基礎(chǔ)上，采用一對(duì)FBG制作了一種光譜斜率更大的FBG-FP，構(gòu)成了一種新型的超聲波探測(cè)器，并將該探測(cè)器與普通的光纖光柵和3mm的寬線寬光柵進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明這種新結(jié)構(gòu)可以有效的檢測(cè)超聲波信號(hào)，而且在相同的激勵(lì)下，基于FBG-FP的系統(tǒng)產(chǎn)生的幅值是普通光柵的5倍，是3mm光柵的40倍。
　　(3)采用簡(jiǎn)易但保溫效果良好的裝置制作了溫度穩(wěn)定控制裝置實(shí)現(xiàn)DFB激光器的波長(zhǎng)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定，并用DFB激光器代替昂貴