[發明專利]一種基于光纖光柵的聲發射檢測裝置

在審

• 申請號: 201810491021.6
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108828073A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 陳英;周遠;蔣國保;張竹嫻;王路露;楊丞;莫云飛;郭有能;劉蒙瑞
• 申請（專利權）人: 長沙學院
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/24
• 代理公司: 深圳市深軟翰琪知識產權代理有限公司 44380
• 代理人: 黃美成

本發明公開了一種基于光纖光柵的聲發射檢測裝置，包括聲發射裝置、光纖檢測模塊、壓電傳感器、前置放大器和數據采集模塊；(1)聲發射模塊包括用于產生聲音信號的激勵器和作為聲傳播介質的基板；(2)光纖檢測模塊包括光源、光耦合模塊、光纖光柵傳感器和光電轉換模塊；(3)聲發射檢測裝置還包括二選一模擬開關，光纖光柵傳感器和壓電傳感器均設置在基板上。該基于光纖光柵的聲發射檢測裝置結構緊湊，能靈活地選擇傳感器，功能豐富。

技術領域

本發明涉及一種基于光纖光柵的聲發射檢測裝置。

背景技術

近幾十年來，聲發射檢測技術作為一種新的無損檢測技術得到了迅速的發展。聲發射(Acoustic Emission，AE)是材料中局域源快速釋放能量而產生瞬態彈性波的一種現象，有時又稱作應力波發射。在外部條件下，固體(材料或零件)的缺陷或潛在缺陷改變狀態而自動發出瞬態彈性波的現象亦稱聲發射。材料在應力作用下的變形與裂紋擴展是結構失效的重要機制。這種直接與變形與斷裂機制有關的源是聲發射源。近年來，流體的泄漏、摩擦、撞擊等與變形和斷裂機制無關的另一種彈性波源，被稱作其它或者二次聲波源。用儀器檢測、分析聲發射信號和利用聲發射信號來推斷聲發射源的技術叫做聲發射技術。隨著計算機和微型計算機的快速迅猛的發展，聲發射技術作為新的無損檢測也迅速發展。聲發射技術應用范圍已經覆蓋了航空航天、石油化工、鐵路、汽車、建筑、電力等眾多經濟領域。

現有的聲音發射檢測裝置功能較為單一，如單獨采用壓電傳感器實施檢測，或者采用光纖光柵傳感器實施檢測，無法加固兩種檢測的優勢。

由于需要兼顧檢測的量程和精度，現有的信號放大器無法適應。

因此，有必要設計一種基于光纖光柵的聲發射檢測裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種基于光纖光柵的聲發射檢測裝置，該基于光纖光柵的聲發射檢測裝置結構緊湊，能靈活地選擇傳感器，功能豐富。

發明的技術解決方案如下：

一種基于光纖光柵的聲發射檢測裝置，包括聲發射裝置、光纖檢測模塊、壓電傳感器、前置放大器和數據采集模塊；

(1)聲發射模塊包括用于產生聲音信號的激勵器和作為聲傳播介質的基板；

(2)光纖檢測模塊包括光源、光耦合模塊、光纖光柵傳感器和光電轉換模塊；

光源、光電轉換模塊以及光纖光柵傳感器均與光耦合模塊相連；

(3)聲發射檢測裝置還包括二選一模擬開關，光纖光柵傳感器和壓電傳感器均設置在基板上；光電轉換模塊的信號輸出端以及壓電傳感器的信號輸出端分別連接二選一模擬開關的2個輸入通道；二選一模擬開關的輸出端接前置放大器的輸入端，前置放大器的輸出端接數據采集模塊；二選一模擬開關的控制端接數據采集模塊的控制信號輸出端口。

數據采集模塊連接有顯示屏和上位機；顯示屏上設有背光調節電路。

光耦合模塊采用光纖耦合器或光環行器。

前置放大器為放大倍數可調的放大器；數據采集模塊為MCU；

二選一模擬開關的輸出端Vin為信號端，所述的信號端經電阻R0的接運算放大器LM393的反相輸入端，運算放大器LM393的同向輸入端經電阻R0接地，運算放大器LM393的同向輸入端還分別經4個電阻R01-R04接4選一選擇器的4個輸入通道，4選一選擇器的輸出通道接運算放大器LM393的輸出端Vout，Vout接MCU的ADC端；

MCU的2個輸出端口分別接4選一選擇器的通道選端A和B。

Vout與Vin的計算公式：