分布式全光纤激光-超声换能器的研究

《分布式全光纤激光-超声换能器的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文分布式全光纤激光-超声换能器的研究STUDYONDISTRIBUTEDALLOPTICALFIBERLASER-ULTRASONICTRANSDUCER高士民哈尔滨工业大学2016年12月万方数据国内图书分类号：TB552学校代码：10213国际图书分类号：530密级：公开工程硕士学位论文分布式全光纤激光-超声换能器研究硕士研究生：高士民导师：田佳峻副教授申请学位：工程硕士学科：光学工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TB552U.

2、D.C:530DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringSTUDYONDISTRIBUTEDALLOPTICALFIBERLASER-ULTRASONICTRANSDUCERCandidate：GaoShiminSupervisor：AssociateProf.TianJiajunAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：OpticalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduate

3、SchoolDateofDefence：December,2016Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要在建筑、国防和工业等领域，需要对结构体进行健康监测，以避免安全事故的发生，保障工作人员的生命财产安全。由于结构体(比如大型建筑物、飞行器、舰船等)体积庞大，关键目标部位数量多，所以仅仅的单点监测是不够的。多点监测需要多点的激光超声激励源，本文从超声产生机制和控制角度出发，解决了现有的激光超声难以实现多点同时激

4、发的问题，主要工作包括：针对光纤超声激发换能器还是停留在“单点式”激发的研究现状，本文提出了能量耦合式的多点TFBG激光超声换能器，其关键器件是具有不同耦合深度幻影模的TFBG。通过改变其耦合深度，就可以实现对单点激光超声激发强度的控制，最终可以实现多点同时激发。本文制备了3个不同耦合深度幻影模TFBG单元，以实现对激光光源能量三等分；进行了超声探测实验，实验结果获得了3个强度相当的超声序列，验证了设计方案切实可行。针对TFBG制作难度大的问题，本文参考M-Z干涉仪原理，提出了3种微结构的激光超声换能器。其中，纤芯错位的激光超

5、声换能器是通过改变光纤纤芯错位量，对耦合到光纤包层的能量进行精准控制和分配，最终实现多点激发；“蝴蝶锥”形熔接的激光超声换能器是通过调整锥区形状，对耦合到光纤包层的能量进行控制和分配，最终实现多点激发；光纤弯曲的激光超声换能器是通过调节光纤弯曲半径，对耦合到光纤包层的能量进行控制和分配，最终实现多点激发。本文分别制备了纤芯错位式超声激发换能器，设计为5点同时激发；进行了超声探测实验，实验结果获得了5个强度相当的超声序列，验证了设计方案切实可行。进一步，本文对“蝴蝶锥”式和光纤弯曲式方案进行验证性实验，探测实验结果都可以获得3个

6、强度相当的超声序列，验证了设计方案切实可行。针对微结构的激光超声换能器量产困难问题，本文提出了基于分光器式的激光超声换能器，通过其分光比可以实现对单点激光超声激发强度的控制，仅需要在分光器的尾纤端面直接涂覆光声材料即可完成激发单元的制备，极大地降低了量产难度。本文用3个50:50的分光器，制备了4个超声激发单元，以实现对激光光源能量四等分；进行了超声探测实验，实验结果获得了4个强度相当的超声序列，验证了设计方案切实可行。这种方案是目前制作分布式全光纤激光超声换能器最简单的方法。关键字：激光超声换能器，光纤光学，分布式激光超声激

7、发，超声换能器-I-万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractInthefieldsofarchitecture,nationaldefenseandindustry,itisnecessarytocarryouthealthmonitoringonstructuressoastoavoidtheoccurrenceofsafetyaccidentsandensurethesafetyofworkers'livesandproperty.Becauseofthelargesizeofthestructure(suc

8、haslargebuildings,aircraft,ships,etc.),thenumberofkeytargetsites,soonlyasinglepointofmonitoringisnotenough.Inthispaper,theproblemofmulti-p