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光纤声发射检测与定位的理论及实验研究
资料介绍
为了避免建筑结构的坍塌、断裂等灾难事故的发生，探求一种可靠的建筑结构健康监测和缺陷检测的无损检测技术有着重要的意义。光纤声发射检测技术是目前智能结构研究领域中的热点问题之一，而声发射检测的主要目标之一就是声发射源的定位。
本文介绍了声发射产生的机理及声波在固体中传播的基本特性；对声波作用下光纤产生的相位延迟进行了理论分析，首次利用有限元软件对微位移作用下光纤的响应进行了仿真，对应变效应，光弹效应及泊松效应引起的相位变化进行具体求解。推导出光纤声发射检测输出干涉信号的表达式，对其进行Bessel函数展开，分析了光纤声发射检测干涉仪的频率特性，利用Sagnac结构的光纤干涉仪进行了实验验证；提出了基于Mach-Zehnder与Sagnac的组合式结构和环形腔全光纤结构的两种全新结构的声发射检测干涉仪，对理论计算结果进行了计算机仿真与实验验证；介绍了常用的声发射信号处理和声发射源定位的方法，针对不同材料中声速不确定的问题，推导出与介质种类无关的一维线性，二维平面，三维立体的声发射源定位算法；利用光纤传感器，以钢板作为传输介质，对自制的模拟声发射源进行了一维线性和二维平面的定位实验，对定位结果进行了分析，讨论了影响光纤声发射源定位的因素；提出了基于单片机系统的光纤声发射源定位平台的设计方案。以上结果表明，光纤传感器完全可用于对固体材料内由裂纹的发生和扩展产生的声发射信号进行检测与定位，为建筑结构的健康监测和缺陷检测提供了一种新的方法。
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