CN203191069U - 非本征型光纤法珀声发射传感器和含有该传感器的超声波检测装置 - Google Patents

非本征型光纤法珀声发射传感器和含有该传感器的超声波检测装置 Download PDF

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张伟超
郑望其
王颂
曹小拐
刘通
张富春
李锐海
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Harbin University of Science and Technology
Guangzhou Bureau of Extra High Voltage Power Transmission Co
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Harbin University of Science and Technology
Guangzhou Bureau of Extra High Voltage Power Transmission Co
Research Institute of Southern Power Grid Co Ltd
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Abstract

非本征型光纤法珀声发射传感器和含有该传感器的超声波检测装置，涉及光纤传感技术领域。它解决了现有的膜片耦合方式的非本征法珀传感器的结构比较复杂，从而使超声波检测装置的成本投入非常高的问题。所述传感器中位于圆筒形支撑结构一端的石英膜片和嵌入该支撑结构内部的光纤插芯形成密闭的非本征型光纤法珀腔。含有该传感器的声波检测装置中的DFB激光器输出的激光经光电耦合器输入至传感器，该传感器反馈的光信号经光电耦合器和光电转换模块转换成电信号，由数据采集卡发送给数字信号处理器后，将该数字信号处理器输出的激光器控制信号经DFB激光器控制系统发送给DFB激光器。本实用新型适用于在液体介质中的超声波检测技术领域。

Description

非本征型光纤法珀声发射传感器和含有该传感器的超声波检测装置
技术领域
本实用新型涉及光纤传感技术领域，具体涉及光纤珐珀声发射传感技术和超声波检测技术领域。
背景技术
光纤传感器具有体积小、灵敏度高、高频响应优良、抗腐蚀、抗电磁干扰及绝缘性好等优点，在物理和化学参数的测量领域得到广泛应用。近些年基于光纤传感技术的水听器、大型建筑健康状态检测及电力设备局部放电监测等方面的应用报道也较为活跃。其中，膜片耦合方式的非本征光纤法珀声发射传感器用于油浸式设备的局部放电的在线监测就是典型应用之一，该测试方式也被IEEE标准列入油浸式变压器局放监测标准之中。然而，目前报道所述的膜片耦合方式的非本征法珀传感器的结构比较复杂，使得对超声波检测的装置所需要的成本非常高，浪费了大量的金钱资源。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有的膜片耦合方式的非本征法珀传感器的结构比较复杂，从而使超声波检测装置的成本投入非常高的问题，提供了非本征型光纤珐珀声发射传感器和含有该传感器的超声波检测装置。
非本征型光纤法珀声发射传感器包括石英膜片、支撑结构和光纤插芯，圆形的石英膜片粘贴于圆筒状的支撑结构的两个底面中的一面，光纤插芯通过支撑结构的另一面插入支撑结构内，且所述光纤插芯与支撑结构同轴，所述光纤插芯的直径与支撑结构的内径相等，光纤插芯的末端、石英膜片和支撑结构的内侧壁形成非本征型光纤法珀腔。
含有所述的非本征型光纤法珀声发射传感器的超声波检测装置，它包括DFB激光器、光电耦合器、非本征型光纤法珀声发射传感器、光电转换模块、数据采集卡、数字信号处理器和DFB激光器控制系统，DFB激光器的激光输出端与光电耦合器的光信号输入端连接，光电耦合器的光信号输入输出端与非本征型光纤法珀声发射传感器的光纤插芯的光信号输入输出端连接，光电耦合器的光信号输出端与光电转换模块的光信号输入端连接，光电转换模块的电信号输出端与数据采集卡的信号输入端连接，数据采集卡的信号输出端与数字信号处理器的信号输入端连接，数字信号处理器的激光器控制信号输出端与DFB激光器控制系统的控制信号输入端连接，DFB激光器控制系统的控制信号输出端与DFB激光器的温度控制信号输入端连接。
本实用新型通过膜片耦合方式实现了非本征型法珀声发射传感器对超声波的检测，而且所述非本征型法珀声发射传感器结构简单，便于生产加工；在该超声波检测装置工作时，所有信号的处理和采集过程都是通过各模块和电气元件的相互连接实现的，不需要人为操作，使整个工作过程简单化和自动化。
附图说明
图1为非本征型光纤法珀声发射传感器的结构图；图2为含有非本征型光纤法珀声发射传感器的超声波检测装置的使用原理图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1说明本具体实施方式，非本征型光纤法珀声发射传感器，它包括石英膜片1、支撑结构3和光纤插芯4，圆形的石英膜片1粘贴于圆筒状的支撑结构3的两个底面中的一面，光纤插芯4通过支撑结构3的另一面插入支撑结构3内，且所述光纤插芯4与支撑结构3同轴，所述光纤插芯4的直径与支撑结构3的内径相等，所述光纤插芯4的末端与石英膜片1的距离为80-120微米，优选为100微米，光纤插芯4的末端、石英膜片1和支撑结构3的内侧壁形成非本征型光纤法珀腔2。
具体实施方式二、本具体实施方式与具体实施方式一所述的非本征型光纤法珀声发射传感器的区别在于，石英膜片1的直径为4-6毫米，优选为5毫米，该石英膜片1的厚度为80-120毫米，优选为100微米，该石英膜片1的裸露面镀有反射率为50％的二氧化硅反射膜。
具体实施方式三、本具体实施方式与具体实施方式一所述的非本征型光纤法珀声发射传感器的区别在于，支撑结构3的材料为锰钢，该支撑结构3内径为2-3毫米，优选为2.5毫米，外径为4-6毫米，优选为5毫米，长度为4-6毫米，优选为5毫米。
具体实施方式四、本具体实施方式与具体实施方式一所述的非本征型光纤法珀声发射传感器的区别在于，光纤插芯4的长度为8毫米。
具体实施方式五、本具体实施方式与具体实施方式一所述的非本征型光纤法珀声发射传感器的区别在于，所述光纤插芯4的外侧镀有反射率为50％的二氧化硅反射膜。
具体实施方式六、结合图2说明本具体实施方式，含有具体实施方式一至五任一项所述的非本征型光纤法珀声发射传感器的超声波检测装置，它包括DFB激光器5、光电耦合器6、非本征型光纤法珀声发射传感器7、光电转换模块8、数据采集卡9、数字信号处理器10和DFB激光器控制系统11，DFB激光器5的激光输出端与光电耦合器6的光信号输入端连接，光电耦合器6的光信号输入输出端与非本征型光纤法珀声发射传感器7的光纤插芯4的光信号输入输出端连接，光电耦合器6的光信号输出端与光电转换模块8的光信号输入端连接，光电转换模块8的电信号输出端与数据采集卡9的信号输入端连接，数据采集卡9的信号输出端与数字信号处理器10的信号输入端连接，数字信号处理器10的激光器控制信号输出端与DFB激光器控制系统11的控制信号输入端连接，DFB激光器控制系统11的控制信号输出端与DFB激光器5的温度控制信号输入端连接。

Claims (6)

1.非本征型光纤法珀声发射传感器，其特征在于：它包括石英膜片(1)、支撑结构(3)和光纤插芯(4)，圆形的石英膜片(1)粘贴于圆筒状的支撑结构(3)的两个底面中的一面，光纤插芯(4)通过支撑结构(3)的另一面插入支撑结构(3)内，且所述光纤插芯(4)与支撑结构(3)同轴，所述光纤插芯(4)的直径与支撑结构(3)的内径相等，所述光纤插芯(4)的末端与石英膜片(1)的距离为80-120微米，光纤插芯(4)的末端、石英膜片(1)和支撑结构(3)的内侧壁形成非本征型光纤法珀腔(2)。 
2.根据权利要求1所述的非本征型光纤法珀声发射传感器，其特征在于：石英膜片(1)的直径为4-6毫米，该石英膜片(1)的厚度为80-120毫米，该石英膜片(1)的裸露面镀有反射率为50％的二氧化硅反射膜。 
3.根据权利要求1所述的非本征型光纤法珀声发射传感器，其特征在于：支撑结构(3)的材料为锰钢，该支撑结构(3)内径为2-3毫米，外径为4-6毫米，长度为4-6毫米。 
4.根据权利要求1所述的非本征型光纤法珀声发射传感器，其特征在于：光纤插芯(4)的长度为8毫米。 
5.根据权利要求1所述的非本征型光纤法珀声发射传感器，其特征在于：所述光纤插芯(4)的外侧镀有反射率为50％的二氧化硅反射膜。 
6.含有权利要求1至5任一项所述的非本征型光纤法珀声发射传感器的超声波检测装置，其特征在于它包括DFB激光器(5)、光电耦合器(6)、非本征型光纤法珀声发射传感器(7)、光电转换模块(8)、数据采集卡(9)、数字信号处理器(10)和DFB激光器控制系统(11)，DFB激光器(5)的激光输出端与光电耦合器(6)的光信号输入端连接，光电耦合器(6)的光信号输入输出端与非本征型光纤法珀声发射传感器(7)的光纤插芯(4)的光信号输入输出端连接，光电耦合器(6)的光信号输出端与光电转换模块(8)的光信号输入端连接，光电转换模块(8)的电信号输出端与数据采集卡(9)的信号输入端连接，数据采集卡(9)的信号输出端与数字信号处理器(10)的信号输入端连接，数字信号处理器(10)的激光器控制信号输出端与DFB激光器控制系统(11)的控制信号输入端连接，DFB激光器控制系统(11)的控制信号输出端与DFB激光器(5)的温度控制信号输入端连接。 
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