基于某型飞机部件光纤光栅声发射传感系统的研究

123456aa · 发表于 2022-4-21 08:19:02

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声发射检测技术在飞机结构健康监测以及重要部件损伤检测等领域具有重要的应用意义。本论文设计研制了一套光纤布拉格光栅声发射传感系统，包括传感理论研究、传感系统方案设计、器件选择与系统搭建、以及完成传感样机后进行的相关声发射实验与数据分析处理、声发射信号模式识别研究等。1、本论文研究了光纤布拉格光栅声发射传感理论。声发射应力波对光纤布拉格光栅的有效折射率和光栅周期都会受到影响而发生改变，从而使布拉格波长发生偏移。声发射应力波的振幅和频率信息可以通过光栅布拉格波长的解调而得到。2、在此理论的基础上，设计了一套光纤布拉格光栅声发射传感系统，以窄带激光器作为光源输出，对准光纤布拉格光栅传感器3dB带宽附近的近似线性区域点。在温度变化不大的情况下，系统稳定性良好。在温度变化较大的情况下，尝试设计了一种环形腔掺铒光纤激光器来代替窄带光源，将这掺铒光纤激光器结构内的滤波光纤布拉格光栅，与系统中的传感光纤布拉格光栅一起放置于同一温度环境中，从而达到温度补偿的目的。3、研究了光纤布拉格光栅声发射传感器的封装技术，探索了封装材料、结构、尺寸等因素对传感光栅的影响，并提出了具体的封装流程。本文还对比了光纤布拉格光栅声发射传感器周围不同区域的信号源的检测效果，对实际检测中传感器安放位置和方向的选择有一定的指导意义。4、在传感系统的研制工作的基础上，进行了声发射模拟信号源与滚动轴承声发射信号检测的实验，比较了光栅传感系统和压电传感系统的声发射信号检测性能。从实验结果可以看出，光纤光栅传感系统的检测性能基本达到现有的压电传感系统的水平，而在响应速度、灵敏度等方面都优于压电传感系统。5、介绍了神经网络进行模式识别的思想，利用BP神经网络对声发射信号进行特征参数的提取，最后实现声发射信号的模式识别。

基于某型飞机部件光纤光栅声发射传感系统的研究

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