基于πPS-FBG传感技术的激光超声水下铝板缺陷检测研究

摘要

为实现水下金属构件在线服役状态的在线评估，搭建了一套基于激光超声和π相移光纤布拉格光栅(πPS-FBG)的水下板材缺陷检测系统.为了研究水下激光超声传播规律，以6061铝合金板材为测试样品，进行了不同水深下的激光超声探测实验.与空气中超声传播相比，实验发现水下πPS-FBG多接收到一个超声波信号，此信号是激光第一次与水面作用产生的纵波信号.随着激励源与πPS-FBG传感距离的增加，超声信号在时域上也延迟增加；πPS-FBG接收的激光激励的首个超声波信号的波速为2 871.91 m/s,缺陷反射波的波速为2 911.02 m/s,其与铝板中超声表面波的速度接近，两者的相对误差分别为1.3%和0.03%.改变激励源与缺陷的距离，发现缺陷的定位精度与缺陷距离无关，缺陷位置的定位相对误差随着距离的增大而逐渐减小.本研究为水下金属构件的在线服役状态检测提供了一种潜在应用技术(包括在南水北调工程中),对于提高水下结构的安全性和可靠性具有一定意义.

关键词

激光超声 / π相移光纤布拉格光栅 / 6061铝合金 / 无损检测 / 缺陷定位 / 南水北调工程