[发明专利]一种基于光纤光栅的宽频弹性波检测系统

说明书

本发明公开了一种基于光纤光栅的宽频弹性波检测系统，包括宽频光源；宽频光源与第一环形器的A口相连；第一环形器的B口与参考FBG传感器相连；参考FBG传感器粘贴在压电陶瓷PZT上；第一环形器的C口与第二环形器的A口相连接；第二环形器的C口与光电探测器相连；第二环形器的B口与检测用FBG传感器相连；检测用FBG传感器固定在被测对象上；光电探测器与数据采集模块相连；数据采集模块与信号处理驱动模块相连；信号处理驱动模块与信号产生模块相连接；信号产生模块的信号输出端与压电陶瓷PZT相电性连接。本发明设计科学，能够可靠地对频带宽的弹性波(即宽频弹性波)进行测量，具有超宽频弹性波的检测能力。

技术领域

本发明涉及弹性波检测技术领域，特别是涉及一种基于光纤光栅的宽频弹性波检测系统。

背景技术

无损检测的运用是工业发展必不可少的有效工具。目前，弹性波由于能够直接反映材料的力学特性，在无损检测领域，得到了非常广泛的应用。弹性波的频率范围很宽，从低于20Hz的次声频、20Hz～20KHz的声频，到频率高于20KHz的超声波。

光纤光栅传感器，尤其是广泛使用的fiber Bragg grating(FBG，光纤布拉格光栅)传感器，凭借其具有的显著的抗电磁干扰性能、可嵌入结构内部的微小体积、可组网测量以及耐腐蚀等特点，在航空航天、锅容管特、地震检波等领域，具有巨大的应用前景。

光纤光栅传感解调，可以分为波长解调和强度解调两大类，前者适用于静态应变、低频动态应变和温度测量，后者适用于中高频应变(弹性波)的测量。

其中，在现有的强度解调方法中，应用最广泛的是边缘滤波法，该方法利用可调谐激光器或可调谐F-P滤波器，将窄带光源的中心波长调节到FBG传感器的半峰宽处；当FBG传感器被弹性波驱动而发生中心波长变化时，FBG传感器的反射光谱也发生变化。因此，可调谐激光器或可调谐F-P滤波器的光谱与FBG传感器的反射光谱的重叠部分的光能量会发生变化，该部分光信号经过光电探测器后就转换为电信号，此电信号即代表了FBG传感器处的弹性波信号。

由于可调谐激光器和可调谐F-P腔滤波器的采购成本均较高，且当环境温度或结构变形而导致FBG传感器的工作波长发生改变时，可调谐激光器和可调谐F-P腔滤波器二者不易自主调整调谐光源波长，以实时匹配FBG传感器。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种基于光纤光栅的宽频弹性波检测系统。

为此，本发明提供了一种基于光纤光栅的宽频弹性波检测系统，包括宽频光源；

宽频光源，通过光纤与第一环形器的输入口A相连接；

其中，第一环形器的输出反射输入口B，通过光纤与参考FBG传感器的一端相连接；

参考FBG传感器的底面，粘贴在压电陶瓷PZT上；

第一环形器的输出口C，通过光纤与第二环形器的输入口A相连接；

第二环形器的输出口C，通过光纤与光电探测器的检测端相连接；

第二环形器的输出反射输入口B，通过光纤与检测用FBG传感器的一端相连接；

其中，检测用FBG传感器，作为弹性波传感器，其直接粘贴在被测对象表面，或者通过增敏结构固定在被测对象上；

光电探测器的检测输出端，通过电线，与数据采集模块的数据采集端相连接；

数据采集模块的数据输出端，通过电线，与信号处理驱动模块的数据输入端相连接；

信号处理驱动模块的信号输出端，通过导线，与信号产生模块相连接；

信号产生模块的信号输出端，通过电线，与压电陶瓷PZT相电性连接；