文章目录

1 πPS-FBG传感原理

2 πPS-FBG超声传感器结构及解调原理

3 πPS-FBG超声传感器的静态特性

3.1 实验装置与方法

3.2 实验过程与结果

4 πPS-FBG传感器对超声的动态响应

4.1 实验装置与方法

4.2 实验结果与讨论

5 结 论

文章摘要:针对高温、高压和核辐射等极端环境下金属构件的在线服役状态检测难题,提出了一种基于π相移光纤布拉格光栅（πPS-FBG）的超灵敏超声传感器.该传感器使用处于低成本通信波段（1 550 nm）的单模分布式反馈（DFB）激光器为光源,以πPS-FBG为超声应变敏感器件,采用平衡差分探测方法显著抑制了激光光源噪声、探测器噪声和电子噪声等,提高了探测的信噪比.以线性压电陶瓷管为激励源,采用传统应变片为参考,对比测量了传统FBG和πPS-FBG的中心波长与应变的关系.通过静态实验得到πPS-FBG的电压响应灵敏度为190.907×10⁹ V/m,为传统FBG的5倍.动态响应特性实验表明,传感器在1～5 MHz范围内的频率响应灵敏度变化小于19 dB,灵敏度为79.583×10^-12ε.这为基于πPS-FBG传感器的金属构件服役状态检测提供了实验依据,有助于极端环境下激光超声无损检测技术的进一步发展和应用.

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