[发明专利]一种基于光纤光栅的声发射检测装置

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅的声发射检测装置，包括声发射装置、光纤检测模块、压电传感器、前置放大器和数据采集模块；(1)声发射模块包括用于产生声音信号的激励器和作为声传播介质的基板；(2)光纤检测模块包括光源、光耦合模块、光纤光栅传感器和光电转换模块；(3)声发射检测装置还包括二选一模拟开关，光纤光栅传感器和压电传感器均设置在基板上。该基于光纤光栅的声发射检测装置结构紧凑，能灵活地选择传感器，功能丰富。

技术领域

本发明涉及一种基于光纤光栅的声发射检测装置。

背景技术

近几十年来，声发射检测技术作为一种新的无损检测技术得到了迅速的发展。声发射(Acoustic Emission，AE)是材料中局域源快速释放能量而产生瞬态弹性波的一种现象，有时又称作应力波发射。在外部条件下，固体(材料或零件)的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称声发射。材料在应力作用下的变形与裂纹扩展是结构失效的重要机制。这种直接与变形与断裂机制有关的源是声发射源。近年来，流体的泄漏、摩擦、撞击等与变形和断裂机制无关的另一种弹性波源，被称作其它或者二次声波源。用仪器检测、分析声发射信号和利用声发射信号来推断声发射源的技术叫做声发射技术。随着计算机和微型计算机的快速迅猛的发展，声发射技术作为新的无损检测也迅速发展。声发射技术应用范围已经覆盖了航空航天、石油化工、铁路、汽车、建筑、电力等众多经济领域。

现有的声音发射检测装置功能较为单一，如单独采用压电传感器实施检测，或者采用光纤光栅传感器实施检测，无法加固两种检测的优势。

由于需要兼顾检测的量程和精度，现有的信号放大器无法适应。

因此，有必要设计一种基于光纤光栅的声发射检测装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于光纤光栅的声发射检测装置，该基于光纤光栅的声发射检测装置结构紧凑，能灵活地选择传感器，功能丰富。

发明的技术解决方案如下：

一种基于光纤光栅的声发射检测装置，包括声发射装置、光纤检测模块、压电传感器、前置放大器和数据采集模块；

(1)声发射模块包括用于产生声音信号的激励器和作为声传播介质的基板；

(2)光纤检测模块包括光源、光耦合模块、光纤光栅传感器和光电转换模块；

光源、光电转换模块以及光纤光栅传感器均与光耦合模块相连；

(3)声发射检测装置还包括二选一模拟开关，光纤光栅传感器和压电传感器均设置在基板上；光电转换模块的信号输出端以及压电传感器的信号输出端分别连接二选一模拟开关的2个输入通道；二选一模拟开关的输出端接前置放大器的输入端，前置放大器的输出端接数据采集模块；二选一模拟开关的控制端接数据采集模块的控制信号输出端口。

数据采集模块连接有显示屏和上位机；显示屏上设有背光调节电路。

光耦合模块采用光纤耦合器或光环行器。

前置放大器为放大倍数可调的放大器；数据采集模块为MCU；

二选一模拟开关的输出端Vin为信号端，所述的信号端经电阻R0的接运算放大器LM393的反相输入端，运算放大器LM393的同向输入端经电阻R0接地，运算放大器LM393的同向输入端还分别经4个电阻R01-R04接4选一选择器的4个输入通道，4选一选择器的输出通道接运算放大器LM393的输出端Vout，Vout接MCU的ADC端；

MCU的2个输出端口分别接4选一选择器的通道选端A和B。

Vout与Vin的计算公式：