光纖傳感器用于金屬表面超聲波檢測的原理與應(yīng)用研究.pdf

1、采用超聲檢測技術(shù)對金屬相關(guān)特性參數(shù)的測定,在無損檢測領(lǐng)域中占有重要的一席之地。隨著對檢測材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)參數(shù)的要求越來越高,迫切需要研發(fā)一種更加靈敏、可靠的無損檢測技術(shù)。采用光纖傳感技術(shù),通過對聲表面波進(jìn)行檢測和分析是這一領(lǐng)域熱點(diǎn)研究方向之一。
　　 本文采用Sagnac光纖干涉儀技術(shù),實(shí)現(xiàn)對聲波在固體中傳播速度的檢測。采用三角形鑄鐵為被測對象,利用數(shù)據(jù)采集卡收集信息,通過PC機(jī)采圖計(jì)算得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù):將兩個(gè)Sagnac環(huán)貼在鑄

2、鐵的兩端(縱波)或在鑄鐵的同一側(cè)(表面波),當(dāng)超聲波信號在固體中傳播并作用于光纖傳感器的敏感光環(huán)時(shí),輸出端的數(shù)據(jù)采集卡將會得到兩個(gè)波譜,通過電腦可以讀出。由于這兩個(gè)傳感器在不同時(shí)刻探測到信號,根據(jù)時(shí)間差以及預(yù)先設(shè)計(jì)好的距離就可以計(jì)算出聲波的速度。再通過理論公式推導(dǎo),將所測數(shù)據(jù)帶入到推導(dǎo)公式中可以計(jì)算出固體材料的楊氏模量和泊松比。
　　 對光纖傳感器的工作原理做了詳細(xì)闡述,回顧了聲表面波無損檢測技術(shù)的發(fā)展歷程;詳細(xì)地介紹了聲表面波

3、的類型,分析了聲表面波在無邊界各向同性固體中傳播的特性,詳細(xì)分析了聲表面波在有邊界固體中的傳播特性,并針對邊界變化條件的限制,對瑞利波、電聲波、樂甫波、廣義瑞利波、拉姆波等的性質(zhì)進(jìn)行了較詳細(xì)的分析和部分推導(dǎo),對它們的特性給予了較全面地闡述。并介紹了聲表面波反射和模式的轉(zhuǎn)換,波束偏離和衍射效應(yīng)以及聲表面波的衰減。對于各向同性介質(zhì)中聲表面波的傳播,給出了理論模型;各向異性介質(zhì)因?yàn)橄鄬Ρ容^復(fù)雜,這里給出了一些解釋;之后推導(dǎo)了聲波在固體中的波動