聲表面波的光纖檢測方法研究.pdf

1、光纖傳感器技術(shù)是工業(yè)化和信息化的前沿關(guān)鍵技術(shù)之一。一方面，由于自然災(zāi)害的慘痛教訓(xùn)，基礎(chǔ)設(shè)施和特種容器的安全問題日益得到重視；另一方面，石油化工、汽車、船舶、飛機制造等行業(yè)的迅猛發(fā)展，也迫切需要一種有效手段，用以檢測各種設(shè)備的安全狀況。本文目的是探索一種方法，將光纖傳感器技術(shù)與聲表面波理論結(jié)合起來，用來檢測材料的性能。
　　 本文介紹了聲表面波的基本性質(zhì)，詳細闡述了聲表面波在各向同性介質(zhì)和各向異性介質(zhì)中的傳輸特點；采用有限元方法構(gòu)

2、建了光纖與聲表面波相互作用的模型，對嵌入被測材料內(nèi)光纖傳感單元的應(yīng)力應(yīng)變性質(zhì)進行了理論分析和有限元仿真計算。用Bessel函數(shù)推導(dǎo)了光纖檢測聲表面波輸出干涉信號的數(shù)學(xué)形式，將輸出信號分為時不變和時變兩個部分，并對輸出結(jié)果進行了展開；從理論角度解釋了影響光纖傳感器對聲表面波信號測量精確度的因素。用Sagnac、Michelson、Mach-Zehnder三種典型的光纖干涉型傳感器對：聲表面波進行了頻率特性的測定。并進行了信號仿真實驗。從實

3、驗角度，驗證了光纖傳感器技術(shù)和聲表面波理論推導(dǎo)出的結(jié)論。
　　 最后闡述了固體材料的彈性模量的相關(guān)性質(zhì)和運算公式，總結(jié)了一些典型固體材料的彈性模量取值范圍。根據(jù)固體中的聲波傳播原理推導(dǎo)出固體材料的彈性系數(shù)與波速之間的關(guān)系，推導(dǎo)出固體材料中聲波速度與彈性常數(shù)，即楊氏模量、剪切模量、體積模量、泊松比之間的關(guān)系。建立了雙Sagnac光纖傳感器和雙Michelson光纖傳感器兩個實驗系統(tǒng)，通過光纖傳感器對在固體材料中傳播的聲表面波和縱波