[發明專利]基于壓電激勵-光纖光柵傳感的裂紋損傷定量檢測方法

在審

• 申請號: 201810443145.7
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108645727A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 張衛方;謝宇寬;戴偉;任飛飛;張萌;王翔宇;金博
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N29/04;G01B11/02
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 張淑賢;王慶彬

本發明公開了一種基于壓電激勵?光纖光柵傳感的裂紋損傷定量檢測方法，包括：A、搭建壓電激勵?光纖光柵傳感系統的步驟；B、確定基于可調激光光源的光纖光柵解調方式以及選取光柵長度的步驟；C、在結構裂紋損傷的監測環境中布置壓電激勵傳感器與光纖接收傳感器以獲得裂紋長度的步驟；D、進行試件疲勞試驗的步驟；E、進行信號處理的步驟，即對光纖光柵傳感器采集得到信號進行濾波處理和選取時間窗，提取得到的特征值來進行裂紋長度檢測。采用本發明的方法，以克服傳統無損檢測中壓電陶瓷易受電磁干擾、溫漂大、多點測量困難的缺點，將其應用于損傷檢測領域能夠實現對裂紋損傷進行定量檢測。

技術領域

本發明涉及裂紋損傷檢測技術，尤其涉及一種基于壓電激勵-光纖光柵傳感的裂紋損傷定量檢測方法。

背景技術

光纖光柵傳感器即光纖布拉格光柵傳感器(FBG)，是近年來發展迅速的新一代無源光纖濾波器件，與傳統的傳感器相比，FBG與材料有很好的兼容性，且其突出優點是可以實現分布式測量，即在一根或者多根光纖上刻入多個FBG，利用信號解調技術和復用技術就可以實現多個點或多個量的分布式測量。不僅如此，光纖光柵還具有體積小、重量輕、傳感器的結構簡單、外形可變；測量信息為波長編碼，有較強的抗干擾能力；靈敏度高、分辨率高等優點，應用在結構損傷檢測方面具有極大的潛力。

壓電激勵-光纖光柵傳感的損傷檢測技術，是在傳統的光纖光柵傳感技術的基礎上發展起來的一項新的檢測技術，其基本原理是利用光纖光柵代替超聲無損檢測中的接收探頭，用來檢測物理結構中超聲、應變等信號，進而分析判斷機械結構的損傷信息。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種基于壓電激勵-光纖光柵傳感的裂紋損傷定量檢測方法，利用光纖光柵的抗電磁干擾，軸向敏感性好，可同時進行溫度、應變和超聲等多參數測量，易于埋覆等獨特優勢和超聲的方向性好、穿透能力強等特點相結合，以克服傳統無損檢測中壓電陶瓷易受電磁干擾、溫漂大、多點測量困難的缺點，將其應用于損傷檢測領域實現對裂紋損傷進行定量檢測。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種基于壓電激勵-光纖光柵傳感的裂紋損傷定量檢測方法，包括如下步驟：

A、搭建壓電激勵-光纖光柵傳感系統的步驟；

B、確定基于可調激光光源的光纖光柵解調方式以及選取光柵長度的步驟；

C、在結構裂紋損傷的監測環境中布置壓電激勵傳感器與光纖接收傳感器以獲得裂紋長度的步驟；

D、進行試件疲勞試驗的步驟；

E、進行信號處理的步驟，即對光纖光柵傳感器采集得到信號進行濾波處理和選取時間窗，提取得到的特征值來進行裂紋長度檢測。

其中：步驟A所述搭建壓電激勵-光纖光柵傳感系統，具體為：將待測件、壓電激勵裝置和光纖光柵傳感解調裝置搭建起來；其中，所述的待測件為完整的或有缺陷的結構件，同時也是Lamb波傳導的媒介；所述的超聲激勵裝置，包括壓電傳感器、信號發生裝置和信號放大裝置；所述信號發生裝置產生一定頻率的高壓脈沖電信號以加載到壓電傳感器上，壓電傳感器在壓電效應作用下獲取待測件內超聲超聲波；所述的光纖光柵傳感解調裝置，包括傳感用光纖光柵傳感器及其解調裝置；所述光纖光柵傳感器與超聲波聲軸線同軸布置。

步驟B所述確定基于可調激光光源的光纖光柵解調方式，具體為：采用基于可調諧光源的解調方式對調制信號進行解調制；所述選取光柵長度，具體為：選取的光柵長度不大于Lamb波波長。