光纤声发射传感器的研究现状与展望.pdf

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1、2010年第29卷第9期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)5光纤声发射传感器的研究现状与展望刘娟，丁克勤(1．中北大学信息与通信工程学院。山西太原030051；2．中国特种设备检测研究院，北京100013)摘要：光纤声发射传感器是近年来出现的集光学、声学、电子学为一体的新型声发射传感器。介绍了光纤声发射传感器的原理、特点、研究现状和最新进展，以及各类传感器在不同领域的应用情况，提出了目前光纤声发射传感技术存在的问题、发展趋势与展望。关键词：光纤传感器；光纤光栅；声发射；检测中图分类号：TP212文献标识码

2、：A文章编号：1000-9787(2010)09--0005--03Surveyondevelopmentandprospectoffiber-opticacousticemlSSl0nSenS0rLIUJuan

3、_．DINGKe—qin(1．NorthUniversityofChina，CommunicationandInformationSystem，Taiyuan030051，China；2．ChinaSpecialEquipmentInspectionandResearchInstitute，Beijing100013，China)Abstract：T

4、hefiber-opticacousticemission(AE)sensorisanewkindofAEsensor，whichintegratedthetechnologiesofoptics，acousticsandelectronics．Theprinciple，theproperty，aswellasthelatestdevelopmentoffiber—opticAEsensor，wereintroduced．Thepracticalapplicationsofdifferentsensorsinvariousfieldswereillustrat

5、ed．Thepresentproblems，developmenttrendandprospectoffiber—opticAEsensorwerealsoputforward．Keywords：fiber—opticsensor(FOS)；fiber—opticgrating；acousticemission；testing0引言的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质。光纤AE传感近几十年来，声发射检测技术作为一种新的无损检测技术的基本原理是：将光源的光经入射光纤送入调制区，在技术得到了迅速发展。声发射(acousticemission，AE)又称调制区内待测

6、AE波对光进行调制使光的光学性质(如，强应力波发射，是材料中局域源快速释放能量而产生瞬态弹度、相位、波长、频率、偏振态等)发生变化，从而使已调光性波的一种现象。在外部条件下，固体(材料或零件)的携带AE波的信息，然后，将已调光送入解调装置即可获得缺陷或潜在缺陷改变状态而自动发出瞬态弹性波的现象亦待测参数。称声发射。用仪器探测、记录、分析声发射信号和利用声发2光纤AE传感器的研究射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。2．1相位调制型光纤AE传感器传统的AE传感器多采用谐振式压电传感器，其主要光纤AE传感器中应用最多的是相位调制型光纤传感缺点是：体积大，频带窄，

7、必须与物体接触，不能在高温、强器。其原理是：AE波对敏感单元作用，使敏感部位光纤的电磁干扰、腐蚀等恶劣环境下使用。相比之下，光纤AE传折射率或传播常数发生变化，从而导致光波的相位发生变感器具有体积小、频带宽、灵敏度高、损坏阈值高、不必与被化，通过检测光相位变化来测量外界待测参量。由于目前测物体接触、适用于恶劣环境等优点，因此，光纤AE传感的各类光探测器都不能直接感知光的相位变化，必须采用器成为各国研究的热点。国外对光纤AE传感器研究较干涉技术使光的相位变化转换为强度变化才能实现对待测多，国内起步较晚，各种的研究报道尚不多。量的测量，故相位调制型传感器有时也称干

8、涉型传感器。1光纤AE传感技术原理与其他调制方式相比，相位调制由于采用干涉技术而具有光纤传感器(fiber．opticsensor，FOS)是2O世纪70年代较高的检测灵敏度和较宽的动态检测范围，且探头形式多中期发展起来的一种基于光导纤维的新型传感器，与以电样，适用于不同的检测环境，因而，目前的光纤AE检测大为基础的传感器有本质的区别，FOS用光作为敏感信息多采用相位调制型光纤传感器。已研制成功的相位调制型收稿日期：2010-03--016传感器与微系统第29卷光纤AE传感器主要有：麦克尔逊(Michelson)传感器、马探测器响应度的变化都会引起光强波动，灵

9、敏度低，无法检赫一曾德(Mach—Ze