[發(fā)明專利]一種捕捉焊趾多裂紋萌生時間和位置的實驗裝置及方法

在審

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• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109406318A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏國前;李山山;葉凡;陳斯雯;成立夫;胡珂
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢科技大學(xué)
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32;G01N3/06
• 代理公司: 武漢智嘉聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 42231
• 代理人: 黃君軍

1.一種捕捉焊趾多裂紋萌生時間和位置的實驗裝置，其特征在于，包括：第一光纖光柵應(yīng)變傳感器、第一光纖跳線、光纖光柵解調(diào)儀、工控機，所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器為多根，多根所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器的光柵段的中部均垂直貼敷于疲勞試件的一條焊趾布置，且所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器貼敷于與所述焊趾相鄰的母材表面、焊縫表面；所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器固定連接于所述焊趾、與所述焊趾相鄰的母材表面、焊縫表面，并且多根所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器依次并排布置；所述第一光纖跳線為多根，每根所述第一光纖跳線的一端至少與一根所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器的一端相連接，每根所述第一光纖跳線的另一端與所述光纖光柵解調(diào)儀上的多個光纖接口一一對應(yīng)相連接；所述光纖光柵解調(diào)儀與所述工控機信號連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器上靠近所述母材的位置與所述母材表面通過膠帶粘接固定，所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器上靠近所述焊縫的位置與所述焊縫表面通過膠帶粘接固定；并且所述膠帶粘接固定的位置均緊鄰所述焊趾布置；所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器貼敷于所述焊趾的位置涂覆有固定膠水。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器上靠近所述母材的位置與所述母材表面通過膠帶粘接固定，所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器上靠近所述焊縫的位置與所述焊縫表面通過膠帶粘接固定；并且所述膠帶粘接固定的位置均緊鄰所述焊趾布置；所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器貼敷于所述焊趾的位置粘貼有透明膠帶，所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器貼敷于所述焊趾的位置及所述透明膠表面壓覆有磁性橡膠板。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實驗裝置，其特征在于，所述磁性橡膠板包括具有磁性的一個合頁板及一個彈性橡膠板，所述合頁板包括第一連接板及第二連接板，所述第一連接板的一側(cè)與所述第二連接板的一側(cè)鉸接；所述彈性橡膠板的同一端面的兩側(cè)分別與所述第一連接板、第二連接板固定連接；所述第一連接板具有所述彈性橡膠板的一面壓覆于所述母材表面靠近所述焊趾的區(qū)域，所述第二連接板具有所述彈性橡膠板的一面壓覆于所述焊縫表面靠近所述焊趾的區(qū)域。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的實驗裝置，其特征在于，所述彈性橡膠板的厚度為3mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述的實驗裝置還包括第二光纖光柵應(yīng)變傳感器及第二光纖跳線，所述第二光纖光柵應(yīng)變傳感器的光柵段的中部固定貼敷于所述母材表面遠離所述焊趾的區(qū)域，并且所述第二光纖光柵應(yīng)變傳感器的光柵段垂直于所述焊趾布置；所述第二光纖跳線的一端與所述第二光纖光柵應(yīng)變傳感器的一端相連接，所述第二光纖跳線的另一端與所述光纖光柵解調(diào)儀上的光纖接口相連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實驗裝置，其特征在于，所述的實驗裝置還包括第三光纖光柵應(yīng)變傳感器及第三光纖跳線，所述第三光纖光柵應(yīng)變傳感器的光柵段的中部固定貼敷于另一母材表面遠離所述焊趾的區(qū)域，并且所述第三光纖光柵應(yīng)變傳感器的光柵段平行于所述焊趾布置；所述第三光纖跳線的一端與所述第三光纖光柵應(yīng)變傳感器的一端相連接，所述第三光纖跳線的另一端與所述光纖光柵解調(diào)儀上的光纖接口相連接。

8.一種如權(quán)利要求1～7中任一所述的實驗裝置的捕捉焊趾多裂紋萌生時間和位置的方法，包括以下步驟：

(1)、光信號發(fā)射：所述光纖光柵解調(diào)儀的光纖接口向所述第一光纖跳線發(fā)射寬帶光，所述第一光纖跳線的將寬帶光導(dǎo)入所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器；

(2)、光信號反射：寬帶光經(jīng)過所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器的光柵段，不同的所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器的光柵段反射不同波長的光波；當(dāng)所述疲勞試件受到交變拉力載荷時，所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器的光柵段隨所述焊趾的測點發(fā)生形變而被拉長，使得所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器的光柵段反射的光波的波長增大；

(3)、光電轉(zhuǎn)換：所述光纖光柵解調(diào)儀的光纖接口接收反射回的光波，并將所述光波信號解調(diào)為電信號；

(4)、數(shù)據(jù)處理：所述工控機接收所述光纖光柵解調(diào)儀解調(diào)后的電信號，并判斷每根所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器反射光波的波長增大值是否超過預(yù)設(shè)閾值，最早超過預(yù)設(shè)閾值的光波對應(yīng)的所述第一光纖光柵應(yīng)變傳感器布置的測點即為焊趾裂紋最早萌生位置，超過預(yù)設(shè)閾值的時間即為焊趾裂紋最早萌生時間。