光纤光栅在超声结构健康监测中的应用与展望

使用光纤光栅探测包含损伤信息的高频、小能量超声导波,是结构健康监测的关键技术和重点发展方向之一。首先,阐述了光纤光栅探测超声的基本原理,介绍了同时满足高灵敏度和大带宽的相移光纤光栅,揭示了光栅监测的角度相关性以及安装技术;其次,介绍了宽带光源解调法与可调谐激光解调法,将高速的小幅布拉格波长漂移转换为电压输出;然后,介绍了光纤光栅在冲击监测、声发射监测、声⁃超声监测三个方面的应用,着重以航空航天复合材料健康监测为例,讨论了损伤判断、定位及分类等功能的实现;最后,对光纤光栅在超声结构健康监测中的应用进行了总结和展望。

复合材料基体裂纹光纤光栅非线性超声Lamb波检测试验研究

针对复合材料基体裂纹引起的超声非线性问题,研究了一种具有比例–积分–微分反馈控制的高灵敏度、大带宽相移光纤光栅超声检测系统。利用相移光栅系统检测在复合材料中传播的超声Lamb波信号,对Lamb波进行数据处理,分离出了频率为2.0MHz的二次谐波成分。结果表明,随着裂纹个数的增加,相对非线性参数线性增长,且相比压电传感器检测结果,相移光栅检测的相对非线性参数具有更高的增长速率。提出的相移光纤光栅传感系统可应用于复合材料的基体裂纹损伤评估,且具有很高的可靠性。