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《山东大学》 2010年
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光纤声发射传感系统研究及应用

马良柱  
【摘要】:声发射(Acoustic Emission)就是材料中局部快速释放能量产生瞬态弹性波的现象,有时也称为应力波发射。用仪器检测、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术,随着计算机和信号处理技术的迅速发展,声发射技术己日趋成熟,声发射技术应用范围己覆盖航空航天、石油化工、铁路、汽车、建筑、电力等几乎国民经济的所有领域。 声发射检测是一种对构件或材料的内部结构的缺陷或潜在缺陷处在运动变化的过程中进行的无损检测,根据声发射检测到的电信号来解释结构内部的缺陷变化往往比较复杂,需要丰富的知识和其他试验手段的配合。另一方面,声发射检测环境经常有强的噪声干扰,虽然声发射技术中己有多种排除噪声的方法,但在某些情况下还会使声发射技术的应用受到限制。传统的压电陶瓷类超声传感器受电磁干扰比较严重,在强电场环境下其有效性受到很大制约。因此对于基于光纤的声发射检测技术的研究具有非常重要的意义。在过去的十几年里,人们对许多光纤声发射传感的机理进行了探索。 本论文分析了多种实现光纤声发射检测的设计方法,围绕基于熔融拉锥光纤过度耦合器的声发射传感系统,详细介绍了整个系统各个组成部分的构成、原理,研究了光源类型、功率、传感器封装形式、解调方案与声发射响应之间的关系。最后,对整个光纤声发射检测系统进行了实验室试验和应用于电力变压器局部放电的现场试验。 本论文的创新之处在于结合光纤传感技术,研制了新型结构的光纤声发射检测系统,在实现小型化、宽频带工作的同时,兼顾了电磁干扰、本质安全的安全指标,对实现工业上可应用的声发射检测具有指导意义。
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