光纤声发射传感技术的进展

          近20年，用于无损检测与评估的声发射(AE)技术是各国学者研究的一项重要课题。声发射是材料中局域源快速释放能量而产生瞬态弹性波的一种现象川，用仪器检测、分析声发射信号和利用声发射信号推断声发射源的技术称为声发射技术。自20世纪60年代以来，声发射技术在理论、实验和应用研究等方面取得了很大进展，在检测系统的研制方面，许多新型AE检测系统不断问世并被成功应用。目前商用AE检测系统常采用谐振式压电传感器，其缺点是体积大、频带窄、只能安装于试件表面并且不能在电磁干扰、高温和腐蚀等恶劣环境下使用。光纤AE传感器能完全克服压电声发射传感器的缺点和不足，具有灵敏度高、体积小、频带宽、易构成分布式检测且能在强电磁干扰、高温高压、核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下使用。基于在材料损伤检测、大型构件完整性评估，结构健康评价和智能材料研究等领域中的应用，国外积极开展光纤声发射传感技术的研究，但国内对该技术的研究起步较晚，相应报道较少[z]。以下主要介绍各类光纤AE传感技术的原理、应用及发展。

　　1光纤AE传感技术原理及研究现状

　　通过被测的AE物理量对传输光参数进行调制，然后解调被调制的光信号，得出被测量从而了解试件当前的状态就是光纤声发射检测。因此，基于AE信号对传输光的强度、相位、波长和偏振态等参数调制的原理，就构成了各类光纤AE传感器。

　　1.1强度调制光纤AE传感器

　　强度调制光纤AE传感器基本构成如图1，材料损伤产生的AE波作用于传感器的微弯装置引起光纤微弯损耗，把这种损耗和测量物理量(AE)联系起来就构成强度调制光纤AE传感器。强度调制传感器具有信号解调简单和健壮的优点，在不要求AE源定位的低精度场合有一定的应用阁。Rippert等人开展了强度调制光纤传感器用于复合材料损伤的检测，采用自适应滤波等信号处理技术验证了所设计的传感器可用于AE信号的检测闭。该传感器的缺点是①构成点传感器困难。②光源波动，连接器损耗和光电探测器响应度变化都会引起光强波　　动，造成错误输出。③灵敏度低，无法检测微弱AE信号。这些因素限制了其在AE信号检测场合的进一步应用。

　　1.2相位调制光纤AE传感器

　　由于目前不能直接检测光相位，因此必须采用光纤干涉仪把相位转化为光强来进行检测。目前已研制成的马赫一曾德(MZ)干涉仪，塞格奈克(Sa-gnac)干涉仪，法布里一拍罗(F--P)干涉仪以及麦克尔逊(Michlson)干涉仪等都已应用于光纤传感器。Mz，Sagna。，Miehlson和低精细度F--p干涉仪都是双光束干涉仪。干涉仪中传输光的相位是光程的函数。当AE波作用于干涉仪敏感段时，会引起敏感光束光程改变，从而导致其相位变化而与参考光束产生干涉。因此可以通过检测输出光强的变化来了解产生AE波试件的状态。