[发明专利]一种复合参数监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，涉及光纤传感和声发射检测等方面，尤其涉及一种复合参数监测系统。

背景技术

为了预防灾难的发生，所有的正在使用的部件都需要进行检查和适当地维护，尤其是关键部件或者部件的关键结构处，例如：大型桥梁的桥架摇轴支座等关键受力位置以及原油储罐罐底板等易腐蚀处，通过检查其完整性和结构健康状况，来确保被测对象的正常运行。如何更好地进行结构健康监测己经成为当今的一个重要研究方向。目前有多种方法供人们选择识别结构的破坏及缺陷，除了传统的目视检查，包括多种无损探测技术在内的非破坏性探测技术的发展日益受到人们的重视，例如：超声扫描、漏磁检测、涡流技术、射线检查以及传统压电式声发射探测技术。提到的这几种无损检测手段中，除声发射检测方法外，其余技术都属于离线检测方法，均要求被检对象在检测任务进行时暂停服务，检测周期长而且成本较高。声发射检测技术通过接受材料结构中因裂缝扩展和塑性变形等应变的快速释放而产生的应力波声发射信号来评定材料性能或结构完整性，该技术作为一种在线检测手段，是传感探测技术的新发展，相对于其余几种离线检测技术有较大的应用优势。但是声发射检测技术也有不足之处，例如：声发射传感器是基于压电效应的，其工作原理是电荷的传输，这导致声发射传感器在电磁环境下抗干扰能力不强，在强电磁环境下难以得到实际应用，另外，在大型结构监测及完整性评估中，较长的信号电缆往往会造成信号的衰减并引入噪声干扰，采用同轴屏蔽电缆可以减少噪声的引入，但是长达数百米电缆的布放回收工作对现场检测人员也是个较大的负担。

光纤传感技术以光波为载体，光纤为媒质，感知并传输外界被测量信号，是伴随着光纤通信技术的发展而迅速发展的新型传感技术，具有一系列其他载体和媒质难以相比的独特优势，例如：体小质轻、抗电磁干扰和抗辐射性好，特别适合在强电磁干扰、易燃、易爆和空间狭小等恶劣环境下使用，同时光纤是一种优良的低损耗传输线，适合信号的远距离传感与传输。

1）中国专利CN1818625A，公开日2006年8月16日，公开的一种光纤光栅声发射和温度传感器，描述了一种基于光纤光栅的新型传感器的应用思路。

2）中国专利CN102313779A，公开日2012年1月11日，公开的一种基于光纤布拉格光栅的声发射信号传感系统较为详细地提出了基于这种思路的传感系统的搭建。

3）中国专利CN101813238A，公开日2010年8月25日公开的一种Sagnac/Mach-Zehnder干涉仪分布光纤传感系统及其时域定位方法。

发明人在实现本发明的过程中，发现现有技术中至少存在以下缺点和不足：

第1）和2）两个专利所描述的光纤光栅传感器都要求解调系统有较高的解调频率，然而通过相关实践发现，目前的技术水平是难以保证光栅传感器正常工作所要求的数百kHz甚至上兆Hz的解调频率，该光纤光栅传感器虽然理论上可行却难以实现。

第3）专利仅能实现对扰动的传感，而无法通过对温度、应变等外界参数的综合测量实现对被测对象的完整性分析。

发明内容

本发明提供了一种复合参数监测系统，本发明通过对温度、应变等外界参数的综合测量实现对被测对象的完整性分析，详见下文描述：

一种复合参数监测系统，所述复合参数监测系统包括：可调谐光源、光纤隔离器、复合参数传感单元、复合参数解调单元和上位机，

所述可调谐光源发出的光束经过所述光纤隔离器传输至所述复合参数传感单元，通过外界温度和应变的变化对所述复合参数传感单元中的特征布拉格波长进行调制；根据被测量处的声发射信号状况对入射光的光强进行调制，获取调制后光信号；所述复合参数解调单元通过调制后的特征布拉格波长进行解调，获取外界温度状况和应变状况；对所述调制后光信号进行解调，获取声发射信号的强弱以及频率；通过所述上位机对所述外界温度状况、所述应变状况、所述声发射信号的强弱以及频率进行分析，获取被测物体结构完整性状况。

所述复合参数传感单元和所述复合参数解调单元之间通过光纤连接。

所述光纤具体为：SMF-28型单模光纤。

当所述复合参数监测系统中的所述复合参数解调单元为反射型解调单元时，所述复合参数监测系统包括：所述可调谐光源、所述光纤隔离器、所述上位机，

其中，所述复合参数传感单元包括：光纤环形器、布拉格光栅传感单元和马赫-曾德干涉型声发射传感单元，所述复合参数解调单元包括：反射型布拉格光栅波长解调单元和马赫-曾德声发射光强解调单元；