一种相移光纤光栅传感器、探伤装置和探伤方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种相移光纤光栅传感器、探伤装置和探伤方法，属于传感器领域。该相移光纤光栅传感器包括底板和相移光纤光栅，底板的第一表面上设置有耦合剂容纳槽和两个固定凹槽，相移光纤光栅包括栅区和光纤，栅区设置在耦合剂容纳槽中，光纤固定设置在固定凹槽内，第二表面上设置有沟槽，在进行探伤时，可以在耦合剂容纳槽内填充耦合剂，排出耦合剂容纳槽内的空气，在需要对工件表面不同位置进行探伤时，可以将底板设置到工件合适位置的表面上，工件表面的耦合剂可以填充到沟槽中，排出底板与工件表面之间的空气，这样不需要反复粘贴和拆卸相移光纤光栅，避免相移光纤光栅受损，可以延长相移光纤光栅的使用寿命，降低超声波探伤成本。

【技术实现步骤摘要】
一种相移光纤光栅传感器、探伤装置和探伤方法
本专利技术涉及传感器领域，特别涉及一种相移光纤光栅传感器、探伤装置和探伤方法。
技术介绍
超声波探伤是一种用于检测工件内部缺陷的常用方法，可以准确检测出工件内部的缺陷的位置和大小。目前有一种超声波探伤是利用相移光纤光栅进行的，相移光纤光栅包括栅区和连接在栅区两端的两段光纤，栅区为折射率沿轴向变化的一段光纤，相移光纤光栅的一端通过一个分路器同时与激光光源和示波器连接，激光光源发出的激光沿光纤传输到栅区发生反射并被示波器接收显示。相移光纤光栅的另一端用于接收超声波信号。通过将相移光纤光栅粘贴到工件的表面，由超声波探头发射超声波，超声波沿工件传播，被相移光纤光栅接收，从而可以通过波形的具体变化判断工件内部是否存在缺陷。相移光纤光栅从工件表面取下时较容易损坏，使用寿命短，而相移光纤光栅制作成本较高，导致超声波探伤成本高。
技术实现思路
为了解决超声波探伤成本高的问题，本专利技术实施例提供了一种相移光纤光栅传感器、探伤装置和探伤方法。所述技术方案如下：一方面，本专利技术实施例提供了一种相移光纤光栅传感器，所述相移光纤光栅传感器包括底板和相移光纤光栅，所述底板具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有耦合剂容纳槽和两个固定凹槽，所述两个固定凹槽位于所述耦合剂容纳槽的相对两侧且均与所述耦合剂容纳槽连通，所述固定凹槽的深度小于所述耦合剂容纳槽的深度，所述相移光纤光栅包括栅区和连接在所述栅区两端的光纤，所述栅区和两个所述光纤共线，所述栅区设置在所述耦合剂容纳槽中，所述光纤固定设置在所述固定凹槽内，所述第二表面上设置有沿所述相移光纤光栅的轴向从所述第二表面的一边延伸至另一边的沟槽，所述耦合剂容纳槽、所述两个固定凹槽在所述第二表面上的正投影均位于所述沟槽内。可选地，所述耦合剂容纳槽、所述固定凹槽和所述沟槽均关于所述相移光纤光栅的轴线对称。可选地，所述相移光纤光栅的相移量为π，相移点位于所述栅区的中点处。可选地，所述耦合剂容纳槽的深度为0.3～0.5mm，所述固定凹槽的深度为0.2～0.4mm。另一方面，本专利技术实施例还提供了一种探伤装置，所述探伤装置包括用于发射超声波信号的超声波发射设备、用于接收超声波信号的相移光纤光栅传感器、激光光源、光电探测器和示波器，所述相移光纤光栅传感器为前述的任一种相移光纤光栅传感器，所述激光光源和所述光电探测器均与所述相移光纤光栅传感器的一端连接，所述光电探测器与所述示波器连接。可选地，所述超声波发射设备包括超声波探头和安装块，所述安装块上具有至少两个相互间不垂直的表面，所述超声波探头设置在所述至少两个相互间不垂直的表面中的一个表面上。可选地，所述超声波探头为压电陶瓷超声波探头。又一方面，本专利技术实施例还提供了一种适用于前述任一种探伤装置的探伤方法，所述方法包括：在工件表面和耦合剂容纳槽内设置耦合剂，所述工件表面的耦合剂厚度不小于沟槽的深度；将相移光纤光栅传感器和超声波发射设备放置在所述工件表面；控制所述超声波发射设备发射超声波信号；根据示波器上形成的波形判断所述工件是否存在缺陷。可选地，所述将相移光纤光栅传感器和超声波发射设备放置在所述工件表面，包括：将所述相移光纤光栅传感器和所述超声波发射设备间隔布置在所述工件表面，且所述超声波发射设备位于相移光纤光栅的一端的延长线上。可选地，所述方法还包括：将所述相移光纤光栅传感器移动至所述工件表面的不同位置；控制所述超声波发射设备发射超声波信号，并根据示波器上形成的波形判断所述工件是否有损伤。本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过在底板的第一表面上设置耦合剂容纳槽和固定凹槽，可以将相移光纤光栅的栅区设置在耦合剂容纳槽内，将栅区两端的光纤固定在固定凹槽内，通过在底板的第二表面上设置沟槽，耦合剂容纳槽在第二表面上的正投影位于沟槽内，这样在进行探伤时，可以在耦合剂容纳槽内填充耦合剂，排出耦合剂容纳槽内的空气，在需要对工件表面不同位置进行探伤时，在工件表面上设置耦合剂，将底板设置到工件合适位置的表面上，工件表面的耦合剂可以填充到沟槽中，排出底板与工件表面之间的空气，这样不需要反复粘贴和拆卸相移光纤光栅，避免相移光纤光栅受损，可以延长相移光纤光栅的使用寿命，降低超声波探伤成本。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的一种相移光纤光栅传感器的结构示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种底板的截面图；图3是本专利技术实施例提供的一种探伤装置的结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的一种探伤方法的流程图；图5是本专利技术实施例提供的一种相移光纤光栅的反射谱曲线图；图6是本专利技术实施例提供的一种激光光源的中心波长调节示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。图1是本专利技术实施例提供的一种相移光纤光栅传感器的结构示意图，如图1所示，该相移光纤光栅传感器包括底板10和相移光纤光栅20。底板10具有相对设置的第一表面和第二表面。底板10的第一表面上设置有耦合剂容纳槽10a和两个固定凹槽10b，两个固定凹槽10b位于耦合剂容纳槽10a的相对两侧且均与耦合剂容纳槽10a连通，固定凹槽10b的深度小于耦合剂容纳槽10a的深度。相移光纤光栅20包括栅区21和连接在栅区21两端的光纤22，栅区21和两段光纤22共线，栅区21设置在耦合剂容纳槽10a中，光纤22固定设置在固定凹槽10b内。底板10的第二表面上设置有沿相移光纤光栅20的轴向从第二表面的一边延伸至另一边的沟槽10c，耦合剂容纳槽10a、两个固定凹槽10b在第二表面上的正投影均位于沟槽10c内。本专利技术实施例通过在底板的第一表面上设置耦合剂容纳槽和固定凹槽，可以将相移光纤光栅的栅区设置在耦合剂容纳槽内，将栅区两端的光纤固定在固定凹槽内，通过在底板的第二表面上设置沟槽，耦合剂容纳槽在第二表面上的正投影位于沟槽内，这样在进行探伤时，可以在耦合剂容纳槽内填充耦合剂，排出耦合剂容纳槽内的空气，在工件表面上设置耦合剂，将底板设置到工件合适位置的表面上，工件表面的耦合剂可以填充到沟槽中，排出底板与工件表面之间的空气，这样不需要反复粘贴和拆卸相移光纤光栅，避免相移光纤光栅受损，可以延长相移光纤光栅的使用寿命，降低超声波探伤成本。可选地，底板10可以采用有机玻璃制成，有机玻璃方便制作，强度较高，有利于延长使用寿命。可选地，底板10的长度可以设置为25mm～30mm，底板10的宽度可以设置为8mm～12mm，该尺寸范围内的底板10可以确保有足够大的空间设置能够容纳相移光纤光栅20的栅区21的耦合剂容纳槽10a，同时减小了相移光纤光栅传感器的体积，便于进行探伤。可选地，底板10的厚度小于10mm。优选地，底板10的厚度可以为0.8～1.2mm，该厚度范围能够在底板10尽可能薄的情况下方便耦合剂容纳槽10a和沟槽10c的设置，若底板10厚度过大，则相移光纤光栅20与工件间的间隔过大，会降低相移光纤光栅传感器的精度。图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相移光纤光栅传感器，其特征在于，所述相移光纤光栅传感器包括底板(10)和相移光纤光栅(20)，所述底板(10)具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有耦合剂容纳槽(10a)和两个固定凹槽(10b)，所述两个固定凹槽(10b)位于所述耦合剂容纳槽(10a)的相对两侧且均与所述耦合剂容纳槽(10a)连通，所述固定凹槽(10b)的深度小于所述耦合剂容纳槽(10a)的深度，所述相移光纤光栅(20)包括栅区(21)和连接在所述栅区(21)两端的光纤(22)，所述栅区(21)和两段所述光纤(22)共线，所述栅区(21)设置在所述耦合剂容纳槽(10a)中，所述光纤(22)固定设置在所述固定凹槽(10b)内，所述第二表面上设置有沿所述相移光纤光栅(20)的轴向从所述第二表面的一边延伸至另一边的沟槽(10c)，所述耦合剂容纳槽(10a)、所述两个固定凹槽(10b)在所述第二表面上的正投影均位于所述沟槽(10c)内。

【技术特征摘要】
1.一种相移光纤光栅传感器，其特征在于，所述相移光纤光栅传感器包括底板(10)和相移光纤光栅(20)，所述底板(10)具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有耦合剂容纳槽(10a)和两个固定凹槽(10b)，所述两个固定凹槽(10b)位于所述耦合剂容纳槽(10a)的相对两侧且均与所述耦合剂容纳槽(10a)连通，所述固定凹槽(10b)的深度小于所述耦合剂容纳槽(10a)的深度，所述相移光纤光栅(20)包括栅区(21)和连接在所述栅区(21)两端的光纤(22)，所述栅区(21)和两段所述光纤(22)共线，所述栅区(21)设置在所述耦合剂容纳槽(10a)中，所述光纤(22)固定设置在所述固定凹槽(10b)内，所述第二表面上设置有沿所述相移光纤光栅(20)的轴向从所述第二表面的一边延伸至另一边的沟槽(10c)，所述耦合剂容纳槽(10a)、所述两个固定凹槽(10b)在所述第二表面上的正投影均位于所述沟槽(10c)内。2.根据权利要求1所述的相移光纤光栅传感器，其特征在于，所述耦合剂容纳槽(10a)、所述固定凹槽(10b)和所述沟槽(10c)均关于所述相移光纤光栅(20)的轴线对称。3.根据权利要求1所述的相移光纤光栅传感器，其特征在于，所述相移光纤光栅(20)的相移量为π，相移点位于所述栅区(21)的中点处。4.根据权利要求1所述的相移光纤光栅传感器，其特征在于，所述耦合剂容纳槽(10a)的深度为0.3～0.5mm，所述固定凹槽(10b)的深度为0.2～0.4mm。5.一种探伤装置，其特征在于，所述探伤装置包括用于发射超声波信号的超声波发射设备(310)、用于接收超声波信号的相移...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟丽君，聂菁，谭昕，彭和平，轩亮，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42