[发明专利]一种基于阵列波导光栅的多通道声发射传感解调系统

摘要

本发明提供了一种基于阵列波导光栅的多通道声发射传感解调系统，其目的在于减小或消除环境温度变化对系统的干扰，提高系统稳定性和检测精度，并实现多通道测量。所述传感解调系统包括传感部分和解调部分，其中，传感部分主要由待测样件和与之耦合的光纤光栅组成；解调部分包括阵列波导光栅、光电转换器、放大器、采集卡和上位机分析软件。本发明主要用于结构件健康的实时监测和无损检测，相比于传统的窄带光源功率型光纤光栅声发射系统，突破了“单光源—单传感器”的通道限制，实现了“单光源—多传感器”的系统扩展，通过差分法减小或消除了温度干扰，提高了检测精度。本发明所提供的多通道传感解调系统，可以大幅降低设备成本，适用于大规模工程应用。

主权项

1.一种基于阵列波导光栅的多通道声发射传感解调系统，其特征在于：将ASE宽带激光器(1)通过光环形器(2)与光纤布拉格光栅传感器网络(3)相连，ASE宽带激光器(1)产生的宽带光入射到光纤布拉格光栅传感网络(3)，待测结构件(4)在外界作用下，产生声发射信号，光纤布拉格光栅传感网络(3)接收声发射信号，转化成光信号反射至光环形器(2)，进入阵列波导光栅(5)，由光电转换器(6)转换成电信号，经信号放大器(7)进行放大，通过数据采集卡传输至上位机(8)，以进行后续处理；其中ASE宽带激光器(1)产生的是宽带光；所述ASE宽带激光器(1)光源为宽带通信光，阵列波导光栅(5)为温度可控型；光电转换器(6)为差分输入型光电转换器，能够滤除信号中的直流分量，该直流分量由外界扰动引起；具体实施如下：ASE激光器光源(1)输出的宽带光，经过光环形器(2)到达光纤光栅传感器网络(3)，光纤光栅传感器网络(3)中的各个传感器的中心波长均不相同，只有与各个光纤光栅中心波长相匹配的特定波长窄带光被反射回来；每个特定波长的反射光经光环形器(2)进入阵列波导光栅(5)后，会被分配到相应波长位置的相邻两通道输出，输出光经过差分光电转换器(6)转换成电信号，再经过信号放大器(7)进行信号放大，由采集卡将放大后的信号传输至上位机系统(8)；阵列波导光栅(5)为有热型阵列波导光栅，通道间隔为100GHz，16通道输出，可使用内部加热器改变阵列波导的温度，使阵列波导光栅(5)的输出通道的中心波长做偏移调整，调节阵列波导光栅(5)的温度控制，使光电转换器(6)的输出归零，此时特定波长的反射光谱恰好位于阵列波导光栅(5)的两相邻输出通道的中心位置，温度引起的直流分量完全抵消。