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美国研发新型光纤激光传感器

发布时间:17-02-13 11:45   编辑:桐江阀门制造  来源:未知

近日,六合彩资料,来自美国海军研究实验室(NRL)光学科学部与材料科学部的研究人员协作,胜利地使用分布式反馈光纤激光声发射传感器检测出了铆接搭接接头中裂纹产生的声发射信号。

利用光纤激光声发射传感器对铆接搭接接头进行缺陷检测:该图显示了左上方搭接接头中铆钉之间裂痕的萌发和成长现象。光纤激光传感器安装在检测结构上,测量由裂纹缺陷所产生的声发射信号,相关软件将其记载为声事件(AEevent)。

“我们研究了一种现场结构健康监测(SHM)主动化系统,它能有效监控结构的关键参数,例如温度、内应力、冲击以及裂纹缺陷等;并且能在结构损害情形达到临界程度之前牢靠地将其检测出来,以增加结构保险性和信息反馈速度,同时降低海军平台的操作成本”,来自光学科学部的物理学家GeoffreyCranch博士说道:“目前,还没有一个美国军种应用原位技术来治理装备结构健康”。为了实现这一目标,***要害的是需要一种能够近乎实时检测出与裂纹等缺陷的涌现和增长相关的声发射信号的传感器。并且,这类传感器必需比现有的大多数电子产品更小、更轻、易于操控,敏感度相当或有所进步。***终目标就是要使得这些组件的系统占用空间小,且可靠性高。

由美国海军研究办公室(ONR)资料科学部供给部分研究资金,NRL正在研制一种激光传感器,它的宽度约为人类头发丝那样的宽度。在测试过程中,研究职员在一组铝铆接件中装置了散布式的反馈光纤激光声发射传感器,并丈量了两个小时加速疲劳实验中发生的一个0.5MHz带宽的声发射信号,同时利用一个等同的电传感器进行测量。

这种嵌入式的传感器可以用于解决铆接件周期性“微动磨损”的声事件以及检测来自裂纹的声发射信息。对搭接处的延时成像,将可以使观测到的断裂与测量的信号之间树立起关系。

除了裂纹检测,这种光纤激光传感器还能够有效检测冲击伤害影响,此外,该传感器还具备可能与现有光纤应变和温度传感系统进行集成的潜力。这为知足现场构造健康监测体系的操作平安要求提供了一种多参数传感才能,值得一提的是,这还将显着下降整体的本钱费用。

“我们的研究团队已经证明了这种光纤激光传感技术能够在模仿疲劳环境中检测到裂纹产生的超声波声发射信号的能力”,Cranch说道:“这项研究的新颖之处主要在于光纤激光传感技术以及它的应用方式等”。

从裂纹等缺陷中产生的声信号还可以通过采取压电式传感器进行测量,并且这项技术还增进了现有的故障预测工作。然而,压电传感技术由于其设备体积较大且分布式监测能力有限,因此在许多方面中并不具有太大的适用性。

强调这项技术将有可能应用在除军事范畴以外的许多方面。“我们的研究及应用重点是海军等国防方面,例如飞机、舰船和潜艇等。假如一些桥梁或者修建物结构中含有易受疲劳和失效影响的关键部件,那么该技术同样可以用于对这些结构进行持续监测”。

目前,还没有其它的本征型光纤传感器可以与光纤激光声发射传感器在试验室中测试所到达的性能相匹敌。与一些现有的电传感技巧相比,光纤激光传感器已经被证明拥有相当的甚至更高的声发射信号敏理性。该系统已经能够将多个光纤激光传感器集成到一束光纤中。目前,该研究小组正在进行的工作主要为懂得并说明这些声发射数据以盘算出一些有用的指标参数(例如故障几率等)。未来的改良方向则主要集中在实现相控阵波束形成技术,以有效肯定裂纹等缺点的详细位置方面。




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