分布式光纖聲發(fā)射傳感器的研究.pdf

1、分布式光纖傳感技術(shù)是一項(xiàng)應(yīng)用前景比較廣泛的技術(shù)。它可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離、大范圍的聲發(fā)射源定位與監(jiān)測(cè),可以實(shí)時(shí)、在線、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)建筑結(jié)構(gòu)材料的損傷情況并對(duì)損傷的位置加以定位。在土木工程中,如果分布式光纖傳感器能成功被運(yùn)用,那么它將會(huì)帶來(lái)的巨大的經(jīng)濟(jì)效益。本課題就是分布式光纖聲發(fā)射傳感器的研究。
　　文中首先介紹了聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)知識(shí),之后闡述了光纖聲發(fā)射源定位技術(shù)的國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,分析了聲發(fā)射波在固體中的傳輸特性以及聲波在各向同性和各

2、向異性介質(zhì)中的傳播特點(diǎn);研究了聲波對(duì)光纖作用的調(diào)制特性,用Bessel函數(shù)推導(dǎo)了光纖傳感器輸出干涉信號(hào)的數(shù)學(xué)形式,并分析了光纖傳感器對(duì)聲波輸出信號(hào)特性。介紹了初位相對(duì)光纖聲發(fā)射干涉儀的影響,利用Matlab仿真,得出光纖傳感器檢測(cè)最佳狀態(tài)所在點(diǎn);分析了幾種典型的用于檢測(cè)聲發(fā)射的相位調(diào)制型光纖傳感器;設(shè)計(jì)了一種基于Michelson干涉儀的聲發(fā)射傳感器,該傳感器用兩個(gè)環(huán)形反射器取代傳統(tǒng)Michelson干涉儀的兩個(gè)反射端面,因?yàn)闇p少了光能

3、量的損失,而使系統(tǒng)的靈敏度有了很大的提高。
　　闡述了全分布式環(huán)形光纖聲發(fā)射傳感器中所應(yīng)用的頻譜分析定位法,介紹了周期函數(shù)的頻譜分析的基本原理,介紹采用Fourier變換和快速Fourier變換的方法處理由光纖超聲傳感系統(tǒng)檢測(cè)到的聲信號(hào)。設(shè)計(jì)了全光纖分布式環(huán)形光纖聲發(fā)射傳感器。推導(dǎo)了該傳感器結(jié)構(gòu)對(duì)聲源定位的計(jì)算公式。該結(jié)構(gòu)利用輸出信號(hào)的功率譜進(jìn)行分析,建立起頻率與聲發(fā)射信號(hào)作用點(diǎn)位置之間的關(guān)系,即利用零頻點(diǎn)分析法。最后利用Matl