專利名稱：一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及光纖傳感和聲發(fā)射檢測(cè)等方面，尤其涉及一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了預(yù)防災(zāi)難的發(fā)生，所有的正在使用的部件都需要進(jìn)行檢查和適當(dāng)?shù)鼐S護(hù)，尤其是關(guān)鍵部件或者部件的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)處，例如大型橋梁的橋架搖軸支座等關(guān)鍵受力位置以及原油儲(chǔ)罐罐底板等易腐蝕處，通過檢查其完整性和結(jié)構(gòu)健康狀況，來確保被測(cè)對(duì)象的正常運(yùn)行。如何更好地進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)己經(jīng)成為當(dāng)今的一個(gè)重要研究方向。目前有多種方 法供人們選擇識(shí)別結(jié)構(gòu)的破壞及缺陷，除了傳統(tǒng)的目視檢查，包括多種無損探測(cè)技術(shù)在內(nèi)的非破壞性探測(cè)技術(shù)的發(fā)展日益受到人們的重視，例如超聲掃描、漏磁檢測(cè)、渦流技術(shù)、射線檢查以及傳統(tǒng)壓電式聲發(fā)射探測(cè)技術(shù)。提到的這幾種無損檢測(cè)手段中，除聲發(fā)射檢測(cè)方法外，其余技術(shù)都屬于離線檢測(cè)方法，均要求被檢對(duì)象在檢測(cè)任務(wù)進(jìn)行時(shí)暫停服務(wù)，檢測(cè)周期長(zhǎng)而且成本較高。聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)通過接受材料結(jié)構(gòu)中因裂縫擴(kuò)展和塑性變形等應(yīng)變的快速釋放而產(chǎn)生的應(yīng)力波聲發(fā)射信號(hào)來評(píng)定材料性能或結(jié)構(gòu)完整性，該技術(shù)作為一種在線檢測(cè)手段，是傳感探測(cè)技術(shù)的新發(fā)展，相對(duì)于其余幾種離線檢測(cè)技術(shù)有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。但是聲發(fā)射檢測(cè)技術(shù)也有不足之處，例如聲發(fā)射傳感器是基于壓電效應(yīng)的，其工作原理是電荷的傳輸，這導(dǎo)致聲發(fā)射傳感器在電磁環(huán)境下抗干擾能力不強(qiáng)，在強(qiáng)電磁環(huán)境下難以得到實(shí)際應(yīng)用，另外，在大型結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)及完整性評(píng)估中，較長(zhǎng)的信號(hào)電纜往往會(huì)造成信號(hào)的衰減并引入噪聲干擾，采用同軸屏蔽電纜可以減少噪聲的引入，但是長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米電纜的布放回收工作對(duì)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)人員也是個(gè)較大的負(fù)擔(dān)。光纖傳感技術(shù)以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知并傳輸外界被測(cè)量信號(hào)，是伴隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展的新型傳感技術(shù)，具有一系列其他載體和媒質(zhì)難以相比的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，例如體小質(zhì)輕、抗電磁干擾和抗輻射性好，特別適合在強(qiáng)電磁干擾、易燃、易爆和空間狹小等惡劣環(huán)境下使用，同時(shí)光纖是一種優(yōu)良的低損耗傳輸線，適合信號(hào)的遠(yuǎn)距離傳感與傳輸。I)中國專利CN1818625A，
公開日2006年8月16日，公開的一種光纖光柵聲發(fā)射和溫度傳感器，描述了一種基于光纖光柵的新型傳感器的應(yīng)用思路。2)中國專利CN102313779A，
公開日2012年I月11日，公開的一種基于光纖布拉格光柵的聲發(fā)射信號(hào)傳感系統(tǒng)較為詳細(xì)地提出了基于這種思路的傳感系統(tǒng)的搭建。3)中國專利CN101813238A，
公開日2010年8月25日公開的一種Sagnac/Mach-Zehnder干涉儀分布光纖傳感系統(tǒng)及其時(shí)域定位方法。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在以下缺點(diǎn)和不足第I)和2)兩個(gè)專利所描述的光纖光柵傳感器都要求解調(diào)系統(tǒng)有較高的解調(diào)頻率，然而通過相關(guān)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，目前的技術(shù)水平是難以保證光柵傳感器正常工作所要求的數(shù)百kHz甚至上兆Hz的解調(diào)頻率，該光纖光柵傳感器雖然理論上可行卻難以實(shí)現(xiàn)。
第3)專利僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)擾動(dòng)的傳感，而無法通過對(duì)溫度、應(yīng)變等外界參數(shù)的綜合測(cè)量實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的完整性分析。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，本發(fā)明通過對(duì)溫度、應(yīng)變等外界參數(shù)的綜合測(cè)量實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的完整性分析，詳見下文描述一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括可調(diào)諧光源、光纖隔離器、復(fù)合參數(shù)傳感單元、復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元和上位機(jī)，所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器傳輸至所述復(fù)合參數(shù)傳感單元，通過外界溫度和應(yīng)變的變化對(duì)所述復(fù)合參數(shù)傳感單元中的特征布拉格波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)制；根據(jù) 被測(cè)量處的聲發(fā)射信號(hào)狀況對(duì)入射光的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制，獲取調(diào)制后光信號(hào)；所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元通過調(diào)制后的特征布拉格波長(zhǎng)進(jìn)行解調(diào)，獲取外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；對(duì)所述調(diào)制后光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，獲取聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率；通過所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。所述復(fù)合參數(shù)傳感單元和所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元之間通過光纖連接。所述光纖具體為SMF_28型單模光纖。當(dāng)所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為反射型解調(diào)單元時(shí)，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括所述可調(diào)諧光源、所述光纖隔離器、所述上位機(jī)，其中，所述復(fù)合參數(shù)傳感單元包括光纖環(huán)形器、布拉格光柵傳感單元和馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元，所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元包括反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元；所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器，按照所述光纖環(huán)形器的端口順序到達(dá)所述布拉格光柵傳感單元，所述布拉格光柵傳感單元的特征布拉格波長(zhǎng)通過所述光纖環(huán)形器傳導(dǎo)至所述反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元，通過解調(diào)所述特征布拉格波長(zhǎng)的變化得到所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況；所述反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元將所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況傳輸至所述上位機(jī)；透過所述布拉格光柵傳感單元的其余光譜為所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元提供入射光，聲發(fā)射信號(hào)調(diào)制所述入射光，改變所述入射光的光強(qiáng)，所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元獲取光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至上位機(jī)；所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取所述被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。所述光纖環(huán)形器具體為插入損耗< 0. 7dB,回波損耗彡60dB。當(dāng)所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為透射型解調(diào)單元時(shí)，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括所述可調(diào)諧光源、所述光纖隔離器、所述上位機(jī)，其中，所述復(fù)合參數(shù)傳感單元包括布拉格光柵傳感單元和馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元，所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元包括透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元；所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器后直接到達(dá)所述布拉格光柵傳感單元，所述布拉格光柵傳感單元的特征布拉格波長(zhǎng)通過所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元傳導(dǎo)至所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元，通過解調(diào)所述特征布拉格波長(zhǎng)得到所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況；所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元將所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況傳輸至所述上位機(jī)；透過所述布拉格光柵傳感單元的其余光譜為所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元提供入射光，改變所述入射光的光強(qiáng)，所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元獲取光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至所述上位機(jī)；所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取所述被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。
當(dāng)所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為透射型解調(diào)單元時(shí)，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括所述可調(diào)諧光源、所述光纖隔離器、所述上位機(jī)，其中,所述復(fù)合參數(shù)傳感單元包括布拉格光柵傳感單元、馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元和耦合器，所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元包括透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元；所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器和所述耦合器后直接分為第一路光束和第二路光束；所述第一路光束到達(dá)所述布拉格光柵傳感單元，所述布拉格光柵傳感單元的特征布拉格波長(zhǎng)傳導(dǎo)至所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元，通過解調(diào)特征布拉格波長(zhǎng)的變化得到所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況；所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元將所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況傳輸至所述上位機(jī)；所述第二路光束為所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元提供入射光，改變所述入射光的光強(qiáng)，所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元獲取光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至所述上位機(jī)；所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取所述被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。當(dāng)所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為透射型解調(diào)單元時(shí)，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括所述可調(diào)諧光源、所述光纖隔離器、所述上位機(jī)，其中,所述復(fù)合參數(shù)傳感單元包括布拉格光柵傳感單元、馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元和耦合器，所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元包括透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元；所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器、所述布拉格光柵傳感單元和所述耦合器后分成第三路光束和第四路光束，所述第三路光束中的特征布拉格波長(zhǎng)通過所述耦合器傳輸至所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元，通過解調(diào)特征布拉格波長(zhǎng)的變化得到外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元將所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況傳輸至所述上位機(jī)；所述第四路光束為所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元提供入射光，改變所述入射光的光強(qiáng)，所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元獲取光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至所述上位機(jī)；所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取所述被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元具體包括光電探測(cè)器和數(shù)據(jù)采集卡，所述光電探測(cè)器獲取所述光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述電信號(hào)，并通過所述數(shù)據(jù)采集卡將所述電信號(hào)傳輸至所述上位機(jī)。所述耦合器具體為I X 2型耦合器。
本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是本發(fā)明提供了一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元檢測(cè)與被測(cè)物體貼合后的耦合部分的聲發(fā)射信號(hào)，適合用于嵌入式結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和完整性評(píng)估；該馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元與光纖Bragg光柵傳感器串接或并接，易于實(shí)現(xiàn)分布式檢測(cè)；通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本系統(tǒng)的抗電磁干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離傳輸。


圖I為本發(fā)明提供的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明提供的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為反射型解調(diào)單元時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明提供的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為透射型解調(diào)單元時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明提供的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為透射型解調(diào)單元時(shí)的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明提供的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為透射型解調(diào)單元時(shí)的另一結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明提供的馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元和上位機(jī)之間的連接關(guān)系示意圖；圖7為本發(fā)明提供的典型的突發(fā)型聲發(fā)射信號(hào)波形圖；圖8為本發(fā)明提供的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下壓電式聲發(fā)射傳感器所測(cè)聲發(fā)射波形圖；圖9為本發(fā)明提供的強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元所測(cè)聲發(fā)射波形圖。附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下I :可調(diào)諧光源；2 :光纖隔離器；3 :復(fù)合參數(shù)傳感單元；4 :復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元；5 :上位機(jī)；31 :光纖環(huán)形器；32 :布拉格光柵傳感單元；34 :耦合器41 :反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元； 421 :光電探測(cè)器；42 :馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元； 422 :數(shù)據(jù)采集卡；43 :透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元；33 :馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)對(duì)象的完整性評(píng)估，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，參見圖I、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，詳見下文描述本發(fā)明實(shí)施例提供的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是基于光纖傳感原理而設(shè)計(jì)的，當(dāng)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)或部件的關(guān)鍵部位受到一定應(yīng)力時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生大量的聲發(fā)射信號(hào)和一定的應(yīng)變，本系統(tǒng)同時(shí)監(jiān)測(cè)被測(cè)量處的溫度、應(yīng)變和聲發(fā)射信號(hào)等參數(shù)，通過綜合分析各個(gè)參數(shù)對(duì)關(guān)鍵部位當(dāng)前的工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，本系統(tǒng)是傳統(tǒng)壓電式聲發(fā)射技術(shù)與光纖傳感技術(shù)的結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)多個(gè)重要參數(shù)的同時(shí)測(cè)量。一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，參見圖1，包括可調(diào)諧光源I、光纖隔離器2、復(fù)合參數(shù)傳感單元3、復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4和上位機(jī)5,可調(diào)諧光源I發(fā)出的光束經(jīng)過光纖隔離器2傳輸至復(fù)合參數(shù)傳感單元3，通過外界溫度和應(yīng)變的變化對(duì)復(fù)合參數(shù)傳感單元3中的特征布拉格波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)制；根據(jù)被測(cè)量處的聲發(fā)射信號(hào)狀況對(duì)入射光的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制，獲取調(diào)制后光信號(hào)；復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4通過調(diào)制后的特征布拉格波長(zhǎng)進(jìn)行解調(diào)，獲取外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；對(duì)調(diào)制后光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，獲取聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率；通過上位機(jī)5對(duì)外界溫度狀況、應(yīng)變狀況、聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。其中，外界溫度和應(yīng)變的變化具體包括外界溫度的升高或者降低；應(yīng)變是拉伸應(yīng)變還是壓縮應(yīng)變。 其中，上位機(jī)5對(duì)外界溫度狀況、應(yīng)變狀況、聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況具體包括預(yù)先設(shè)定合理溫度參數(shù)、與應(yīng)變有關(guān)的特征布拉格波長(zhǎng)、聲發(fā)射信號(hào)的幅值以及頻率參數(shù)，上位機(jī)5對(duì)外界溫度狀況和合理溫度參數(shù)進(jìn)行分析；對(duì)應(yīng)變狀況和與應(yīng)變有關(guān)的特征布拉格波長(zhǎng)進(jìn)行分析；對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱和聲發(fā)射信號(hào)的幅值進(jìn)行分析；對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的頻率和頻率參數(shù)進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。其中，被測(cè)量處具體為復(fù)合參數(shù)傳感單元3通過結(jié)構(gòu)粘合劑與被測(cè)物體的耦合部分。其中，結(jié)構(gòu)粘合劑通常為熱固性環(huán)氧樹脂，例如丁基苯酚、丙烯酸聚酞亞胺、丁睛酚醛樹脂或芳香族聚酞胺粘貼在被測(cè)物體結(jié)構(gòu)上，這樣復(fù)合參數(shù)傳感單元3與聲發(fā)射信號(hào)之間有較好的耦合效果，可以實(shí)現(xiàn)良好的聲發(fā)射信號(hào)傳感效果。其中，通過光纖隔離器2消除了反射回可調(diào)諧光源I的光譜，提高光源輸出光譜的穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，為了滿足遠(yuǎn)距離傳感的需要，復(fù)合參數(shù)傳感單元3和復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4之間通過光纖連接。其中，光纖的長(zhǎng)度根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的需要進(jìn)行設(shè)定，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，本發(fā)明實(shí)施例對(duì)此不做限制。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)光路條件和布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元4的不同，本發(fā)明實(shí)施例提出了幾種不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，具體實(shí)施時(shí)可依據(jù)不同的光纖結(jié)構(gòu)和條件選擇適合的實(shí)施例方案。進(jìn)一步地，為了保證信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕槍?duì)本系統(tǒng)的光信號(hào)波長(zhǎng)范圍，本發(fā)明實(shí)施例中的光纖優(yōu)選為SMF-28型單模光纖，該型光纖具有低色散、高可靠、低損耗和高容量等特點(diǎn)，能夠較好地滿足本系統(tǒng)的要求。實(shí)施例I當(dāng)復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4為反射型解調(diào)單元時(shí),參見圖2,該復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括可調(diào)諧光源I、光纖隔離器2、上位機(jī)5，其中，復(fù)合參數(shù)傳感單元3包括光纖環(huán)形器31、布拉格光柵傳感單元32和馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33，復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4包括反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元41和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42 ；可調(diào)諧光源I發(fā)出的光束經(jīng)過光纖隔離器2，按照光纖環(huán)形器31的端口順序到達(dá)布拉格光柵傳感單兀32,布拉格光柵傳感單兀32的特征布拉格波長(zhǎng)通過光纖環(huán)形器31傳導(dǎo)至反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元41，通過解調(diào)特征布拉格波長(zhǎng)的變化得到外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元41將外界溫度狀況和應(yīng)變狀況傳輸至上位機(jī)5 ;透過布拉格光柵傳感單元32的其余光譜為馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33提供入射光，聲發(fā)射信號(hào)調(diào)制入射 光，改變?nèi)肷涔獾墓鈴?qiáng)，馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42獲取光強(qiáng)信號(hào)，將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將電信號(hào)傳輸至上位機(jī)5 ;上位機(jī)5對(duì)外界溫度狀況、應(yīng)變狀況、聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。其中，光纖環(huán)形器31是一種多端口輸入輸出的非互易性器件，它的作用是使光信號(hào)只能沿著規(guī)定的端口順序傳輸，這種非互易特性是利用磁光材料的法拉第效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)一步地，為了更好的將特征布拉格波長(zhǎng)通過光纖環(huán)形器31傳導(dǎo)至反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元41，本發(fā)明實(shí)施例中的光纖環(huán)形器31優(yōu)選為插入損耗<0. 7dB，回波損耗> 60dB，該光纖環(huán)形器31具有高隔離度、低插入損耗等特點(diǎn)。實(shí)施例2當(dāng)復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4為透射型解調(diào)單元時(shí)，參見圖3，該復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括可調(diào)諧光源I、光纖隔離器2、上位機(jī)5，其中，復(fù)合參數(shù)傳感單元3包括布拉格光柵傳感單元32和馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33,復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4包括透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元43和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42 ；可調(diào)諧光源I發(fā)出的光束經(jīng)過光纖隔離器2后直接到達(dá)布拉格光柵傳感單元32，該布拉格光柵傳感單元32的特征布拉格波長(zhǎng)通過馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33傳導(dǎo)至透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元43，通過解調(diào)特征布拉格波長(zhǎng)得到外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元43將外界溫度狀況和應(yīng)變狀況傳輸至上位機(jī)5 ；透過布拉格光柵傳感單元32的其余光譜為馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33提供入射光，改變?nèi)肷涔獾墓鈴?qiáng)，馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42獲取光強(qiáng)信號(hào)，將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將電信號(hào)傳輸至上位機(jī)5 ;上位機(jī)5對(duì)外界溫度狀況、應(yīng)變狀況、聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。實(shí)施例3當(dāng)復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4為透射型解調(diào)單元時(shí),參見圖4,該復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括可調(diào)諧光源I、光纖隔離器2、上位機(jī)5，其中，復(fù)合參數(shù)傳感單元3包括布拉格光柵傳感單兀32、馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單兀33和稱合器34,復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4包括透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元43和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42 ；可調(diào)諧光源I發(fā)出的光束經(jīng)過光纖隔離器2和耦合器34后直接分為第一路光束和第二路光束；第一路光束到達(dá)布拉格光柵傳感單兀32,該布拉格光柵傳感單兀32的特征布拉格波長(zhǎng)傳導(dǎo)至透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元43，通過解調(diào)特征布拉格波長(zhǎng)的變化得到外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元43將外界溫度狀況和應(yīng)變狀況傳輸至上位機(jī)5 ;第二路光束為馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33提供入射光，改變?nèi)肷涔獾墓鈴?qiáng)，馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42獲取光強(qiáng)信號(hào)，將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將電信號(hào)傳輸至上位機(jī)5 ;上位機(jī)5對(duì)外界溫度狀況、應(yīng)變狀況、聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。實(shí)施例4當(dāng)復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4為透射型解調(diào)單元時(shí),參見圖5,該復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括可調(diào)諧光源I、光纖隔離器2、上位機(jī)5，其中，復(fù)合參數(shù)傳感單元3包括布拉格光柵傳感單兀32、馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單兀33和稱合器34,復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元4包括透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元43和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42 ；可調(diào)諧光源I發(fā)出的光束經(jīng)過光纖隔離器2、布拉格光柵傳感單元32和耦合器34后分成第三路光束和第四路光束，第三路光束中的特征布拉格波長(zhǎng)通過耦合器34傳輸至透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元43，通過解調(diào)特征布拉格波長(zhǎng)的變化得到外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元43將外界溫度狀況和應(yīng)變狀況傳輸至上位機(jī) 5 ;第四路光束為馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33提供入射光，改變?nèi)肷涔獾墓鈴?qiáng)，馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42獲取光強(qiáng)信號(hào)，將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將電信號(hào)傳輸至上位機(jī)5 ;上位機(jī)5對(duì)外界溫度狀況、應(yīng)變狀況、聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。其中，參見圖6，實(shí)施例1、2、3和4中的馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42具體包括光電探測(cè)器421和數(shù)據(jù)采集卡422，光電探測(cè)器421獲取光強(qiáng)信號(hào)，將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并通過數(shù)據(jù)采集卡422將電信號(hào)傳輸至上位機(jī)5。進(jìn)一步地，為了更好滿足入射光功率的需要，實(shí)施例3和4中的耦合器34優(yōu)選為1X2型耦合器，可調(diào)諧光源I的出射光經(jīng)1X2型耦合器后按照50:50的功率比分為兩路光。光柵本身米用紫外激光相位掩膜工藝制成，中心波長(zhǎng)1550nm,光柵長(zhǎng)度小于14mm, FffHM (光束脈沖半高寬度)小于0. 3nm,反射率大于80%，光柵溫度及應(yīng)變系數(shù)轉(zhuǎn)換系數(shù)10pm/°C，轉(zhuǎn)換系數(shù)I. 2pm/u e，光柵中心波長(zhǎng)測(cè)試環(huán)境恒溫車間20°C。由于溫度和應(yīng)力均可造成特征布拉格波長(zhǎng)的改變，因此在實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)檢測(cè)要求選擇布拉格光柵傳感單元32的溫度補(bǔ)償方案來獲得更加準(zhǔn)確的應(yīng)變檢測(cè)結(jié)果，或是對(duì)應(yīng)變和溫度雙參數(shù)值進(jìn)行同時(shí)測(cè)量。布拉格光柵傳感單元32采用波長(zhǎng)解調(diào)方式，從本質(zhì)上排除了光強(qiáng)起伏引起的干擾，抗干擾能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸。而且由于溫度和應(yīng)變都屬于緩變信號(hào)，因此對(duì)布拉格光柵傳感單元32的解調(diào)頻率要求也不高，在實(shí)際應(yīng)用中是完全可以實(shí)現(xiàn)的。由于布拉格光柵傳感單元32和馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33分別基于光信號(hào)的波長(zhǎng)調(diào)制和強(qiáng)度調(diào)制，因此兩個(gè)傳感單元不會(huì)相互沖突，可以實(shí)現(xiàn)外界溫度狀況、應(yīng)變狀況、聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率的同時(shí)測(cè)量?？烧{(diào)諧光源I的作用是為系統(tǒng)的正常工作提供可靠穩(wěn)定的光譜，選用的可調(diào)諧光源I的光譜能夠覆蓋布拉格光柵傳感單元32的波長(zhǎng)變化范圍，更好地測(cè)量關(guān)鍵部位的溫度和應(yīng)變的變化狀況，又能保證光譜在一個(gè)較窄的頻帶范圍內(nèi)，有利于馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33的正常工作。
馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元42體積較小，靈敏度很高，特別適合較小空間范圍內(nèi)的聲發(fā)射信號(hào)檢測(cè)。光電探測(cè)器421的探測(cè)波長(zhǎng)范圍為80(Tl700nm，最大峰值功率為70mW，最小上升時(shí)間和下降時(shí)間均為100皮秒。下面以一個(gè)具體的試驗(yàn)來驗(yàn)證本發(fā)明實(shí)施例提供的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性，首先搭建Hsu-Nielsen斷鉛標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，并放置兩臺(tái)電磁爐并控制電磁爐的開關(guān)來模擬強(qiáng)電磁干擾環(huán)境。眾所周知，參見圖7，Hsu-Nielsen斷鉛標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的聲發(fā)射信 號(hào)類型為突發(fā)型聲發(fā)射信號(hào)。在強(qiáng)電磁干擾環(huán)境下進(jìn)行斷鉛實(shí)驗(yàn)，分別得到壓電式聲發(fā)射傳感器和馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33的信號(hào)傳感效果如圖8和9所示，通過與圖7所示的典型的突發(fā)型聲發(fā)射信號(hào)波形對(duì)比可知，強(qiáng)電磁環(huán)境大大增加了壓電式聲發(fā)射傳感器的背景噪聲，并嚴(yán)重干擾了信號(hào)的實(shí)際傳感效果；而馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33所獲得的聲發(fā)射信號(hào)信噪比較好，且符合典型的突發(fā)型聲發(fā)射信號(hào)波形。該試驗(yàn)說明基于光纖傳感機(jī)理的馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元33對(duì)強(qiáng)電磁環(huán)境的抗干擾能力較強(qiáng)，能夠大大拓展聲發(fā)射技術(shù)的應(yīng)用范圍。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元檢測(cè)與被測(cè)物體貼合后的耦合部分的聲發(fā)射信號(hào)，適合用于嵌入式結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和完整性評(píng)估；該馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元與光纖Bragg光柵傳感器串接或并接，易于實(shí)現(xiàn)分布式檢測(cè)；通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本系統(tǒng)的抗電磁干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離傳輸。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，上述本發(fā)明實(shí)施例序號(hào)僅僅為了描述，不代表實(shí)施例的優(yōu)劣。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括可調(diào)諧光源、光纖隔離器、復(fù)合參數(shù)傳感單元、復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元和上位機(jī)， 所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器傳輸至所述復(fù)合參數(shù)傳感單元，通過外界溫度和應(yīng)變的變化對(duì)所述復(fù)合參數(shù)傳感單元中的特征布拉格波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)制；根據(jù)被測(cè)量處的聲發(fā)射信號(hào)狀況對(duì)入射光的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制，獲取調(diào)制后光信號(hào)；所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元通過調(diào)制后的特征布拉格波長(zhǎng)進(jìn)行解調(diào)，獲取外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；對(duì)所述調(diào)制后光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，獲取聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率；通過所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述復(fù)合參數(shù)傳感單元和所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元之間通過光纖連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖具體為SMF-28型單模光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為反射型解調(diào)單元時(shí)，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括所述可調(diào)諧光源、所述光纖隔離器、所述上位機(jī)， 其中，所述復(fù)合參數(shù)傳感單元包括光纖環(huán)形器、布拉格光柵傳感單元和馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元，所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元包括反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元； 所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器，按照所述光纖環(huán)形器的端口順序到達(dá)所述布拉格光柵傳感單元，所述布拉格光柵傳感單元的特征布拉格波長(zhǎng)通過所述光纖環(huán)形器傳導(dǎo)至所述反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元，通過解調(diào)所述特征布拉格波長(zhǎng)的變化得到所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況；所述反射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元將所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況傳輸至所述上位機(jī)；透過所述布拉格光柵傳感單元的其余光譜為所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元提供入射光，聲發(fā)射信號(hào)調(diào)制所述入射光，改變所述入射光的光強(qiáng)，所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元獲取光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至上位機(jī)；所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取所述被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光纖環(huán)形器具體為插入損耗< 0. 7dB,回波損耗> 60dB。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為透射型解調(diào)單元時(shí)，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括所述可調(diào)諧光源、所述光纖隔離器、所述上位機(jī)， 其中，所述復(fù)合參數(shù)傳感單元包括布拉格光柵傳感單元和馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元,所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元包括透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元； 所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器后直接到達(dá)所述布拉格光柵傳感單元，所述布拉格光柵傳感單元的特征布拉格波長(zhǎng)通過所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元傳導(dǎo)至所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元，通過解調(diào)所述特征布拉格波長(zhǎng)得到所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況；所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元將所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況傳輸至所述上位機(jī)；透過所述布拉格光柵傳感單元的其余光譜為所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元提供入射光，改變所述入射光的光強(qiáng)，所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元獲取光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至所述上位機(jī)；所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取所述被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為透射型解調(diào)單元時(shí)，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括所述可調(diào)諧光源、所述光纖隔離器、所述上位機(jī)， 其中，所述復(fù)合參數(shù)傳感單元包括布拉格光柵傳感單元、馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元和耦合器，所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元包括透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元； 所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器和所述耦合器后直接分為第一路光束和第二路光束；所述第一路光束到達(dá)所述布拉格光柵傳感單元，所述布拉格光柵傳感單元的特征布拉格波長(zhǎng)傳導(dǎo)至所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元，通過解調(diào)特征布拉格波長(zhǎng)的變化得到所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況；所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元將所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況傳輸至所述上位機(jī)；所述第二路光束為所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元提供入射光，改變所述入射光的光強(qiáng)，所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元獲取光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至所述上位機(jī)；所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取所述被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元為透射型解調(diào)單元時(shí)，所述復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括所述可調(diào)諧光源、所述光纖隔離器、所述上位機(jī)， 其中，所述復(fù)合參數(shù)傳感單元包括布拉格光柵傳感單元、馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元和耦合器，所述復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元包括透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元和馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元； 所述可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過所述光纖隔離器、所述布拉格光柵傳感單元和所述耦合器后分成第三路光束和第四路光束，所述第三路光束中的特征布拉格波長(zhǎng)通過所述耦合器傳輸至所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元，通過解調(diào)特征布拉格波長(zhǎng)的變化得到外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；所述透射型布拉格光柵波長(zhǎng)解調(diào)單元將所述外界溫度狀況和所述應(yīng)變狀況傳輸至所述上位機(jī)；所述第四路光束為所述馬赫-曾德干涉型聲發(fā)射傳感單元提供入射光，改變所述入射光的光強(qiáng)，所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元獲取光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并將所述電信號(hào)傳輸至所述上位機(jī)；所述上位機(jī)對(duì)所述外界溫度狀況、所述應(yīng)變狀況、所述聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取所述被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或6或7或8所述的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述馬赫-曾德聲發(fā)射光強(qiáng)解調(diào)單元具體包括光電探測(cè)器和數(shù)據(jù)采集卡， 所述光電探測(cè)器獲取所述光強(qiáng)信號(hào)，將所述光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為所述電信號(hào)，并通過所述數(shù)據(jù)采集卡將所述電信號(hào)傳輸至所述上位機(jī)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述耦合器具體為1X2型耦合器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復(fù)合參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，涉及無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，可調(diào)諧光源發(fā)出的光束經(jīng)過光纖隔離器傳輸至復(fù)合參數(shù)傳感單元，通過外界溫度和應(yīng)變的變化對(duì)復(fù)合參數(shù)傳感單元中的特征布拉格波長(zhǎng)進(jìn)行調(diào)制；根據(jù)被測(cè)量處的聲發(fā)射信號(hào)狀況對(duì)入射光的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)制，獲取調(diào)制后光信號(hào)；復(fù)合參數(shù)解調(diào)單元通過調(diào)制后的特征布拉格波長(zhǎng)進(jìn)行解調(diào)，獲取外界溫度狀況和應(yīng)變狀況；對(duì)調(diào)制后光信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，獲取聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率；通過上位機(jī)對(duì)外界溫度狀況、應(yīng)變狀況、聲發(fā)射信號(hào)的強(qiáng)弱以及頻率進(jìn)行分析，獲取被測(cè)物體結(jié)構(gòu)完整性狀況。該系統(tǒng)易于實(shí)現(xiàn)分布式檢測(cè)；通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，抗電磁干擾能力強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離傳輸；適合用于嵌入式結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和完整性評(píng)估。
文檔編號(hào)G01D21/02GK102680263SQ201210156240
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者安陽, 封皓, 張濤, 曾周末, 靳世久 申請(qǐng)人:天津大學(xué)