[发明专利]一种光纤环声发射传感器及封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤环声发射传感器及封装方法，主要用于声发射检测领域，特别适用于强电磁干扰环境、高湿度环境与水下声发射领域。

背景技术

光纤传感技术近年来正飞速发展。光纤抗电磁干扰、耐腐蚀、轻巧、损耗低、成本低廉等优点使它能代替传统的电类传感在强电磁干扰等恶劣环境得到广泛应用。

声发射信号是材料中局部区域应力集中，快速释放并产生瞬态弹性波的现象，其常发生于材料内部裂纹产生和发展时，声发射检测是常见的无损检测手段。光纤环声发射传感器作为声发射传感器其传感机理是光纤在声波的作用下发生轴向的拉升或压缩变形，使得在其中传播的光的光程发生变化，进而使得光的相位受到声波的调制。于是通过检测相位即可解调出声信号。

但是光纤环采用的是只有涂覆层的裸光纤绕制，其柔软怕弯折剐蹭，容易损坏，如果要利用光纤环进行传感，需要适当的封装技术，改善其适用性，以利于安装和检测。因此，对裸光纤环进行保护性封装，是将光纤环声发射传感器在实际应用中推广的一个重要环节，对于研制满足航空、航天领域需要的低成本、抗电磁干扰的声发射传感器具有重要的意义。它能对传感光纤加以保护，以提高光纤环声发射传感器的可靠性和实用性。

有机玻璃盒子中充满耦合液是为了改善其对声信号的耦合性能，使光纤环能够接受传入到盒子中的声发射信号。

现有的声发射传感器及其封装技术的研究主要都是传统的压电陶瓷声发射传感器的封装及相关技术，或者是光纤光栅声发射传感器的封装技术，这些封装方法无法直接应用于光纤环作为声发射检测的传感器的封装。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提出一种光纤环声发射传感器及封装方法，该传感器具有操作简单、成本低廉、抗电磁干扰、灵敏度和可靠性好以及温度稳定性好的优点，能够长期稳定地正常工作。

本发明的技术解决方案：一种光纤环声发射传感器，所述传感器包含有一个封装的盒子，作为传感声发射信号材料的一定长度的光纤环，用于连接到声发射解调系统的光纤连接线，以及充斥盒子中的加强声信号耦合效果的耦合液。

一种光纤环声发射传感器的封装方法，实现步骤如下：

步骤1：将总长度不少于50米的裸光纤绕制成直径不小于3cm的环，并用胶带绑定使其不松散；

步骤2：利用有机玻璃板制作一个内部尺寸略大于光纤环的盒子，并在其中一个侧面靠近边缘处打两个直径略大于光纤连接线的孔，暂时保证盒子上打孔的侧表面可以拆下；

步骤3：将两根光纤传输线分别穿过有机玻璃盒子的侧面两个孔，将光纤环放在盒子内，用熔接机将光纤环的尾端与光纤传输线熔接好，用热缩管保护好熔接部分；

步骤4：将热缩管放进有机玻璃制成的盒子内，并用胶水将其固定在有机玻璃盒子内表面保证在盒子中的光纤不出现较大的弯折的位置处；

步骤5：往盒子中注满耦合液，用密封胶封住侧表面，并将侧表面上穿过光纤传输线的两个小孔用密封胶封死，保证整个盒子中的液体不漏出。

进一步的，所述步骤1中的光纤环采用只有涂覆层的单模光纤来绕制。

进一步的，所述步骤1中的所用胶带为防水胶带。

进一步的，所述步骤2中有机玻璃板厚度为5±2mm，盒子内部有用于固定光纤环和引导走线的卡槽，其中盒子紧贴被测物体的一面应当加工成能与被测物体表面完全紧贴的形状。

进一步的，所述步骤4中所用胶水为α－氰基丙烯酸乙酯胶。

进一步的，所述步骤5中所用密封胶不与耦合液发生化学反应且不溶解于耦合液。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)本发明提出的封装方法，具有成本低廉，操作简单，封装后的光纤环声发射传感器抗电磁干扰，灵敏度和可靠性好，能够长期稳定的正常工作，特别适用于强电磁干扰环境以及水下声发射领域。

(2)本发明选用有机玻璃作为光纤环声发射传感器的封装材料，有别于有机高分子材料和金属材料。声发射波能在有机玻璃材料中各向同性地传播，损耗极低，这就优于有机高分子封装材料；而且有机玻璃易于加工，稳定耐腐蚀，提高了传感器的工作可靠性。

附图说明

图1是光纤环声发射传感器的结构示意图；

图中：1、有机玻璃盒子，2、光纤环，3、热缩管，4、固定光纤环用的卡槽，5、光纤传输线，6、小孔。

具体实施方式