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8.1激光测量技术 4)激光多普勒测振仪 单点激光多普勒测振系统 （振动速度） 振动体 扫描式激光测振仪由扫描式光学头、控制器、连接箱和数据管理系统等组成。 在测量区域可以实现：??? ? 利用三个光学头对被测物体同时进行高分辨率3D测量? ? ? 美观的3-D动态结果显示? ? ? FEM软件和模拟数据界面 8.1激光测量技术 周期加筋板振动测量 PSV-400-3D 扫描式 激光测振仪 8.1激光测量技术 激励点在左边 激励点在中边 8.1激光测量技术 便携式激光测振仪 8.2光纤传感器测量技术 8.2.1概述 光纤特点 信息传输量大 灵敏度高、抗干扰性强 体积小、可弯曲、极易接近被测对象、可非接触测量 耐高压、耐腐蚀 测量对象 位移、温度、压力、速度、加速度、液面、流量 光纤结构 纤芯5~75μm 纤芯：掺杂二氧化硅，5~75 um 包层: 纯二氧化硅，100 ~ 200um 涂敷层：硅铜，增加机械强度 护套：尼龙，保护作用 原理：全反射原理 纤芯折射率大于包层折射率，包层介面存在产生全反射的界面临界角φc ，相对应的光纤端面存在端面临界入射角θa 。 如果端面入射角θ0小于端面临界入射角θa ，则光线进入光纤后，当射到光纤的内包层界面时，界面入射角φ大于临界角φc ，满足全反射条件，光线将在纤芯和包层的界面上不断地产生全反射而向前传播。 可以证明 临界入射角： 8.2.2 光纤传光原理 8.2光纤传感器测量技术 纤芯 包层 光源 吸收外壳 θa应该大还是应该小？ 称其为数值孔径，表示其集光本领。 1）非功能型/传光型 光纤只起到接收、传输光的作用，不改变光的性质 在调制区，光纤是不连续的，被测量借助其它功能元件对光产生作用 通过输出端的光电元件转换成电信号 8.2光纤传感器测量技术 典型类型：传光型/传感型 2）功能型/传感型——光纤对外界信息有敏感能力和检测能力 在外界环境因素(如温度、压力、电场、磁场等)改变时，光纤的传光特性会发生变化 在调制区，光纤是连续的，被测量直接对光纤作用，以改变传光性能 通过输出端的光电元件转换成电信号 8.2光纤传感器测量技术 8.2.3 应用 1）光纤位移传感器——非功能型/传光型 光源→发射光纤→被测物体→接收光纤→光电检测→信号调理、处理 →输出 电压与位移在一定范围成线性关系 可用于 非接触式微小位移测量 表面粗糙度测量 8.2光纤传感器测量技术 交汇面和距离有关 发射光纤 接收光纤 发射光纤 接收光纤 2）光纤液位计——非功能型/传光型 8.2光纤传感器测量技术 利用光纤头在空气及水中的折射率不同测量液位 液位调制光强，根据其减弱的幅度获得液位信息 光纤本体的顶端加工成棱镜状 光纤的包层剥去一部分，且将裸露部分弯曲成U字形状 将微型棱镜安装在光纤的顶部——浸入液体时光强变化大 3）光纤压力传感器——功能型/传感型 压力传感 光弹性效应,导致光纤折射率变化，使传播光的相位变化和偏振面旋转 光纤局部变形，由于折射率不连续变化导致传播光散乱而增加损耗，从而引起光的振幅变化。 光电二极管、测量电路 光 源 8.2光纤传感器测量技术 最小检测声压力为1μPa 4）物体计数 8.2光纤传感器测量技术 8.3超声波检测技术 8.3.1 超声波简介 超声波是一种机械振动波，是纵向振动的弹性机械波 超声波频率范围:频率超过2OkHz的声波 （听觉范围频率在20Hz-2OkHz，次声波频率小于20Hz） 超声波探伤常用的频率范围：1MHz～10MHz 超声波在工件中的传播频率主要由探头决定。例如型号为2.5P20的探头发射的超声波，频率为2.5MHz。 声速的大小取决于材料，例如钢的纵波声速为5900m/s、陶瓷的纵波声速为5300～6900m/s 波长＝声速/频率。波长的大小影响到可以探测的最小缺陷。 波动方程： 振幅大小： 衰减系数： 8.3超声波检测技术 测量原理：利用波的反射、折射、衰减等物理特性进行测量。 可见：幅值随距离增大而衰减，而衰减系数随频率增大而增大。 超声波在介质中传播的大小取决于：介质特性、声源几何形状、尺寸、超声波频率 特点： 1）频率高波长短：绕射现象小，方向性好，能够成为射线定向传播； 2）穿透本领大：在液体、固体中衰减很小，能够穿透近几十米； 3）碰到杂质或分界面会产生显著反射； 4）对人体无害。 5）频率对声速影响不明显，但温度对声速有一定影响，当测量精度要求很高时需要校正； 6）对工作表面要求平滑； 7）要求富有经验的检验人员才能辨别缺陷种类，对缺陷