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原文传递一种温度自适应的光纤声发射系统及监测方法

专利名称：	一种温度自适应的光纤声发射系统及监测方法
摘要：	本发明公开了一种温度自适应的光纤声发射系统及监测方法，利用可调谐窄带激光器和光电探测器作为光电转换装置、利用波长测量模块实时跟踪光纤布拉格光栅的中心波长，结合声发射采集卡和前置放大器建立了一种监测固体结构变温损伤破坏过程的光纤声发射系统。该系统具有微秒级响应速度，可以准确监测狭小空间内的固体结构损伤破坏失效过程。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	中国工程物理研究院化工材料研究所
发明人：	付涛;田昕;周红萍;温茂萍;梁晓辉;邱芷薇
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-14T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-24T00:00:00+0800
申请号：	CN201910194433.8
公开号：	CN109799287A
代理机构：	四川省成都市天策商标专利事务所
代理人：	刘兴亮
分类号：	G01N29/14(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	621000 四川省绵阳市绵山路64号
主权项：	1.一种温度自适应的光纤声发射系统，其特征在于，包括光纤声发射传感器、波长测量模块、光电装换装置、信号采集处理器和计算机；所述光纤发射传感器为光纤布拉格光栅，所述光电转换装置由可调谐窄带光源和光电探测器组成，所述光纤布拉格光纤与可调谐窄带激光器、波长测量模块和光电探测器之间分别通过光纤连接，所述光电探测器通过信号线与信号采集处理器连接，所述波长测量模块和所述可调谐窄带光源分别与计算机连接。 2.根据权利要求1所述的温度自适应的光纤声发射系统，其特征在于，所述光纤声发射传感器与所述可调谐窄带光源和光电探测器之间设置有光纤环形器。 3.根据权利要求1所述的温度自适应的光纤声发射系统，其特征在于，所述信号采集处理器由前置放大器和声发射采集卡组成，所述光电探测器通过信号线首先与前置放大器连接，然后前置放大器通过信号线与声发射采集卡连接，所述声发射采集卡与计算机连接。 4.根据权利要求1所述的温度自适应的光纤声发射系统，其特征在于，所述光纤声发射传感器是无涂覆层、长度在9～11mm范围内的光纤布拉格光纤。 5.根据权利要求4所述的温度自适应的光纤声发射系统，其特征在于，所述光纤布拉格光纤的线性区＞80pm反射率≥80％。 6.根据权利要求1所述的温度自适应的光纤声发射系统，其特征在于，所述波长测量模块内置宽谱光源，波长范围为1520～1570nm，功率小于1mW。 7.根据权利要求1所述的温度自适应的光纤声发射系统，其特征在于，所述可调谐窄带光源的波长可以连续调谐，调谐范围为1520nm～1570nm，精度≤50pm，宽度≤10pm，功率≥5mW的光源。 8.一种利用权利要求1～7任意一项所述的光纤声发射系统进行固体材料温度冲击破坏的监测方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)光源参数设置：利用波长测量模块测量光纤布拉格光栅的中心波长，根据测量的光谱特征设置可调谐窄带光源的波长和输出能量； (2)标定方法：以光纤布拉格光栅为中心，利用断铅法在固体材料表面不同方向上产生声压信号，结合压电谐振式声发射传感器对光纤布拉格光栅声发射传感器进行标定，获得光纤布拉格光栅在固体材料表面不同方向上断铅法释放能量的幅值； (3)固体材料温度冲击破坏的监测方法：将光纤布拉格光栅粘贴在固体材料表面，调整光源初始波长，对固体材料进行温度冲击，同步启动运行光纤声发射系统，在固体材料破坏结束后停止光纤声发射系统。 9.根据权利要求8所述的固体材料温度冲击破坏的监测方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述根据测量的光谱特征设置可调谐窄带激光器的波长和输出能量是设置可调谐窄带激光器发射的光源光谱线宽＜光纤布拉格光栅线性区宽度的1/4、中心波长在光纤布拉格光栅反射光谱的线性区内，并且可调谐窄带激光器发射的光源光谱中心波长幅值＞光纤布拉格光栅的中心波长幅值。 10.根据权利要求8所述的固体材料温度冲击破坏的监测方法，其特征在于，温度冲击固体材料过程中，粘贴在固体材料表面的光纤布拉格光栅中心波长会改变，波长测量模块能自动实时追踪测量到光纤布拉格光栅的中心波长，并将测量的中心波长值通过计算机赋值到可调谐窄带光源，光源就能够自动适应温度的变化，从而实现温度自适应的声发射监测功能，可调谐窄带光源的中心波长能够通过计算机将波长测量模块t1时刻追踪的光纤布拉格光栅中心波长λB(t1)与波长偏移量λb调整为λL(t2)，调整法则为λL(t2)＝λB(t1)+λb，或λL(t2)＝λB(t1)-λb，其中t2-t1>50μs。
所属类别：	发明专利