[发明专利]一种相移光纤光栅传感器、探伤装置和探伤方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器领域，特别涉及一种相移光纤光栅传感器、探伤装置和探伤方法。

背景技术

超声波探伤是一种用于检测工件内部缺陷的常用方法，可以准确检测出工件内部的缺陷的位置和大小。

目前有一种超声波探伤是利用相移光纤光栅进行的，相移光纤光栅包括栅区和连接在栅区两端的两段光纤，栅区为折射率沿轴向变化的一段光纤，相移光纤光栅的一端通过一个分路器同时与激光光源和示波器连接，激光光源发出的激光沿光纤传输到栅区发生反射并被示波器接收显示。相移光纤光栅的另一端用于接收超声波信号。通过将相移光纤光栅粘贴到工件的表面，由超声波探头发射超声波，超声波沿工件传播，被相移光纤光栅接收，从而可以通过波形的具体变化判断工件内部是否存在缺陷。

相移光纤光栅从工件表面取下时较容易损坏，使用寿命短，而相移光纤光栅制作成本较高，导致超声波探伤成本高。

发明内容

为了解决超声波探伤成本高的问题，本发明实施例提供了一种相移光纤光栅传感器、探伤装置和探伤方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种相移光纤光栅传感器，所述相移光纤光栅传感器包括底板和相移光纤光栅，所述底板具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有耦合剂容纳槽和两个固定凹槽，所述两个固定凹槽位于所述耦合剂容纳槽的相对两侧且均与所述耦合剂容纳槽连通，所述固定凹槽的深度小于所述耦合剂容纳槽的深度，所述相移光纤光栅包括栅区和连接在所述栅区两端的光纤，所述栅区和两个所述光纤共线，所述栅区设置在所述耦合剂容纳槽中，所述光纤固定设置在所述固定凹槽内，所述第二表面上设置有沿所述相移光纤光栅的轴向从所述第二表面的一边延伸至另一边的沟槽，所述耦合剂容纳槽、所述两个固定凹槽在所述第二表面上的正投影均位于所述沟槽内。

可选地，所述耦合剂容纳槽、所述固定凹槽和所述沟槽均关于所述相移光纤光栅的轴线对称。

可选地，所述相移光纤光栅的相移量为π，相移点位于所述栅区的中点处。

可选地，所述耦合剂容纳槽的深度为0.3～0.5mm，所述固定凹槽的深度为0.2～0.4mm。

另一方面，本发明实施例还提供了一种探伤装置，所述探伤装置包括用于发射超声波信号的超声波发射设备、用于接收超声波信号的相移光纤光栅传感器、激光光源、光电探测器和示波器，所述相移光纤光栅传感器为前述的任一种相移光纤光栅传感器，所述激光光源和所述光电探测器均与所述相移光纤光栅传感器的一端连接，所述光电探测器与所述示波器连接。

可选地，所述超声波发射设备包括超声波探头和安装块，所述安装块上具有至少两个相互间不垂直的表面，所述超声波探头设置在所述至少两个相互间不垂直的表面中的一个表面上。

可选地，所述超声波探头为压电陶瓷超声波探头。

又一方面，本发明实施例还提供了一种适用于前述任一种探伤装置的探伤方法，所述方法包括：

在工件表面和耦合剂容纳槽内设置耦合剂，所述工件表面的耦合剂厚度不小于沟槽的深度；

将相移光纤光栅传感器和超声波发射设备放置在所述工件表面；

控制所述超声波发射设备发射超声波信号；

根据示波器上形成的波形判断所述工件是否存在缺陷。

可选地，所述将相移光纤光栅传感器和超声波发射设备放置在所述工件表面，包括：

将所述相移光纤光栅传感器和所述超声波发射设备间隔布置在所述工件表面，且所述超声波发射设备位于相移光纤光栅的一端的延长线上。

可选地，所述方法还包括：

将所述相移光纤光栅传感器移动至所述工件表面的不同位置；

控制所述超声波发射设备发射超声波信号，并根据示波器上形成的波形判断所述工件是否有损伤。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在底板的第一表面上设置耦合剂容纳槽和固定凹槽，可以将相移光纤光栅的栅区设置在耦合剂容纳槽内，将栅区两端的光纤固定在固定凹槽内，通过在底板的第二表面上设置沟槽，耦合剂容纳槽在第二表面上的正投影位于沟槽内，这样在进行探伤时，可以在耦合剂容纳槽内填充耦合剂，排出耦合剂容纳槽内的空气，在需要对工件表面不同位置进行探伤时，在工件表面上设置耦合剂，将底板设置到工件合适位置的表面上，工件表面的耦合剂可以填充到沟槽中，排出底板与工件表面之间的空气，这样不需要反复粘贴和拆卸相移光纤光栅，避免相移光纤光栅受损，可以延长相移光纤光栅的使用寿命，降低超声波探伤成本。

附图说明