基于光纖傳感器的固體材料特征參數(shù)的實驗研究.pdf

1、近年來,由于事故的頻頻高發(fā),人們對檢測材料的各項指標(biāo)的要求也越來越高,因此探求一種靈敏度更高、更加可靠的無損檢測技術(shù)一直是人們研究的熱點。光纖傳感器由于它的體積小、靈敏度高等優(yōu)點在材料檢測方面具有很大的優(yōu)勢,本課題就是采用光纖傳感器對固體材料的一些特性參數(shù)進行研究。
　　本文首先介紹了無損檢測技術(shù)的發(fā)展歷程以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,分析了幾種典型的用于檢測聲發(fā)射的相位調(diào)制型光纖傳感器;闡述了聲表面波在固體中的傳播特性,分析了聲表面波在

2、各向同性和各向異性介質(zhì)中的傳播特點;對光纖傳感器對聲波輸出信號特性進行了分析,介紹了初位相對光纖聲發(fā)射干涉儀的影響,利用Matlab仿真,得出光纖傳感器檢測最佳狀態(tài)所在點;建立了有限元模型,用Ansys12.1軟件進行仿真,分析了聲波在光纖以及混凝土界面的傳播特性;介紹了光纖聲發(fā)射傳感實驗系統(tǒng)的設(shè)計,其中包括光路部分以及電路部分,設(shè)計了一種新型的偏振調(diào)試裝置以及光電轉(zhuǎn)換及放大電路;完成理想狀態(tài)下的調(diào)試實驗,驗證了光纖Sagnac傳感器對

3、固體材料聲表面波的檢測的可行性。
　　利用波速和固體彈性常數(shù)關(guān)系,提出了固體彈性常數(shù)的測量方法,介紹了聲速測量實驗。設(shè)計的實驗使用雙Sagnac以及雙Michelson傳感器系統(tǒng),采用自制的模擬聲發(fā)射源,利用數(shù)據(jù)采集卡進行采集數(shù)據(jù),在計算機上顯示實驗結(jié)果。通過采集到的數(shù)據(jù)進行計算得出在固體材料中傳播的聲表面波以及縱波的速度,進而通過Matlab等計算軟件得到固體材料的楊氏模量、泊松比、體積模量、剪切模量。實驗采用固體材料鋁及大理石