[发明专利]一种基于光纤布拉格光栅的声发射信号功率型无损检测方法

摘要

本发明提供一种基于光纤布拉格光栅的声发射信号功率型检测方法，其目的在于克服已有的技术局限，通过以下技术方案得以实现：本发明在已有的光纤布拉格光栅声发射功率型传感系统的基础上，检测此系统所用到的传感光纤布拉格光栅(FBG)的光谱图，得到FBG中心波长与3dB带宽的参数值；进而调整传感系统窄带激光器输出的窄带光的中心波长至光栅反射谱3dB带宽附近；最后以标准的正弦波信号为基准，模拟声发射信号，根据检测得到的波形，细调窄带光波长。本发明的检测方法，配合光纤布拉格光栅声发射传感系统，能够方便地精确地检测各种声发射信号，重复性好，可靠性强。本发明的检测方法还可以推广到其他类似原理的以窄带脉冲为光载体的声发射信号传感系统中。

主权项

1.一种基于光纤布拉格光栅的声发射信号功率型无损检测方法，其特征在于：具体步骤如下：步骤1：检测FBG传感器(4)的反射光谱；光纤耦合器(3)的输入端分别连接宽带光源(1)和光谱仪(2)，输出端连接FBG传感器(4)；宽带光源(1)输出的光经过光纤耦合器(3)，入射到FBG传感器(4)上，符合FBG传感器(4)中心波长的窄带光被FBG传感器(4)反射后，通过光纤耦合器(3)进入光谱仪(2)；在光谱仪(2)上观察并记录测得波形；步骤2：精确标定FBG传感器(4)的反射光谱；光纤耦合器(3)的输入端分别连接窄带光源(5)和波长计(6)，输出端连接FBG传感器(4)；窄带光源(5)输出的光经过光纤耦合器(3)，入射到FBG传感器(4)上，符合FBG传感器(4)中心波长的窄带光被FBG传感器(4)反射后，通过光纤耦合器(3)进入波长计(6)；在波长计(6)上读出此时的光功率；以0.01nm为间隔，调节窄带光源(5)的输出波长，根据步骤1得到的FBG传感器(4)中心波长，检测此中心波长附近30个波长点的功率值；步骤3：单位换算与曲线拟合；根据公式将步骤2测得的功率P/mW换算成P/dB；然后以波长值为横坐标，功率值为纵坐标，做出精确的FBG传感器(4)反射光谱曲线；步骤4：粗调光纤布拉格光栅声发射传感系统的窄带激光器(7)输出波长；根据已得到的精确的FBG传感器(4)反射光谱曲线，观察并找出光谱3dB带宽附近线性度较好的一处波长段或者几处波长段，取此段波长的中间值，将传感系统的窄带激光器(7)输出波长调节到这个值；步骤5：细调光纤布拉格光栅声发射传感系统的窄带激光器(7)输出波长；以标准的正弦波声发射信号激励源为基准，其中，该正弦波声发射信号激励源包括两件设备：正弦波信号发生器(9)，用于发射正弦波电信号，和压电换能器(11)，用于将电信号转化为声波信号；光纤布拉格光栅声发射传感系统来检测该声波信号；FBG传感器(4)与压电换能器(11)一起放在铝板(10)上，该声波信号通过铝板(10)被FBG传感器(4)所接收；以±0.05nm为步长，微调窄带激光器(7)的输出波长，并观察传感系统所采集到的正弦信号的波形；步骤6：若步骤5所述传感系统所采集到的正弦波波形始终不稳定，重复步骤4、步骤5，观察并找出光谱3dB带宽附近线性度较好的另一处波长段；直到所述传感系统采集到的正弦波波形稳定、无噪声干扰；则此时光纤布拉格光栅声发射传感系统已达到最佳检测状态，可以采集各种声发射信号。