[發明專利]一種溫度自適應的光纖聲發射系統及監測方法

在審

• 申請號: 201910194433.8
• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109799287A
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 付濤;田昕;周紅萍;溫茂萍;梁曉輝;邱芷薇
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院化工材料研究所
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/24;G01N3/60;G01N3/06
• 代理公司: 四川省成都市天策商標專利事務所 51213
• 代理人: 劉興亮

1.一種溫度自適應的光纖聲發射系統，其特征在于，包括光纖聲發射傳感器、波長測量模塊、光電裝換裝置、信號采集處理器和計算機；所述光纖發射傳感器為光纖布拉格光柵，所述光電轉換裝置由可調諧窄帶光源和光電探測器組成，所述光纖布拉格光纖與可調諧窄帶激光器、波長測量模塊和光電探測器之間分別通過光纖連接，所述光電探測器通過信號線與信號采集處理器連接，所述波長測量模塊和所述可調諧窄帶光源分別與計算機連接。

2.根據權利要求1所述的溫度自適應的光纖聲發射系統，其特征在于，所述光纖聲發射傳感器與所述可調諧窄帶光源和光電探測器之間設置有光纖環形器。

3.根據權利要求1所述的溫度自適應的光纖聲發射系統，其特征在于，所述信號采集處理器由前置放大器和聲發射采集卡組成，所述光電探測器通過信號線首先與前置放大器連接，然后前置放大器通過信號線與聲發射采集卡連接，所述聲發射采集卡與計算機連接。

4.根據權利要求1所述的溫度自適應的光纖聲發射系統，其特征在于，所述光纖聲發射傳感器是無涂覆層、長度在9～11mm范圍內的光纖布拉格光纖。

5.根據權利要求4所述的溫度自適應的光纖聲發射系統，其特征在于，所述光纖布拉格光纖的線性區＞80pm反射率≥80％。

6.根據權利要求1所述的溫度自適應的光纖聲發射系統，其特征在于，所述波長測量模塊內置寬譜光源，波長范圍為1520～1570nm，功率小于1mW。

7.根據權利要求1所述的溫度自適應的光纖聲發射系統，其特征在于，所述可調諧窄帶光源的波長可以連續調諧，調諧范圍為1520nm～1570nm，精度≤50pm，寬度≤10pm，功率≥5mW的光源。

8.一種利用權利要求1～7任意一項所述的光纖聲發射系統進行固體材料溫度沖擊破壞的監測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)光源參數設置：利用波長測量模塊測量光纖布拉格光柵的中心波長，根據測量的光譜特征設置可調諧窄帶光源的波長和輸出能量；

(2)標定方法：以光纖布拉格光柵為中心，利用斷鉛法在固體材料表面不同方向上產生聲壓信號，結合壓電諧振式聲發射傳感器對光纖布拉格光柵聲發射傳感器進行標定，獲得光纖布拉格光柵在固體材料表面不同方向上斷鉛法釋放能量的幅值；

(3)固體材料溫度沖擊破壞的監測方法：將光纖布拉格光柵粘貼在固體材料表面，調整光源初始波長，對固體材料進行溫度沖擊，同步啟動運行光纖聲發射系統，在固體材料破壞結束后停止光纖聲發射系統。

9.根據權利要求8所述的固體材料溫度沖擊破壞的監測方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述根據測量的光譜特征設置可調諧窄帶激光器的波長和輸出能量是設置可調諧窄帶激光器發射的光源光譜線寬＜光纖布拉格光柵線性區寬度的1/4、中心波長在光纖布拉格光柵反射光譜的線性區內，并且可調諧窄帶激光器發射的光源光譜中心波長幅值＞光纖布拉格光柵的中心波長幅值。

10.根據權利要求8所述的固體材料溫度沖擊破壞的監測方法，其特征在于，溫度沖擊固體材料過程中，粘貼在固體材料表面的光纖布拉格光柵中心波長會改變，波長測量模塊能自動實時追蹤測量到光纖布拉格光柵的中心波長，并將測量的中心波長值通過計算機賦值到可調諧窄帶光源，光源就能夠自動適應溫度的變化，從而實現溫度自適應的聲發射監測功能，可調諧窄帶光源的中心波長能夠通過計算機將波長測量模塊t₁時刻追蹤的光纖布拉格光柵中心波長λ_B(t₁)與波長偏移量λ_b調整為λ_L(t₂)，調整法則為λ_L(t₂)＝λ_B(t₁)+λ_b，或λ_L(t₂)＝λ_B(t₁)-λ_b，其中t₂-t₁>50μs。