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基于光纤光声传感的多组分痕量气体检测技术
被引量：
2
1
作者
赵新瑜
马凤翔
+4 位作者
王正之
李辰溪
齐宏超
刘军军
陈珂
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期17-26,共10页
为进一步提升多组分痕量气体检测灵敏度,设计了一套光纤光声传感系统。系统主要集成了2个近红外DFB激光器、近红外宽带光源、高速光谱模块、现场可编程逻辑门阵列信号采集与处理电路,具有激光调制控制、光声信号解调和数字锁相放大等功...
为进一步提升多组分痕量气体检测灵敏度,设计了一套光纤光声传感系统。系统主要集成了2个近红外DFB激光器、近红外宽带光源、高速光谱模块、现场可编程逻辑门阵列信号采集与处理电路,具有激光调制控制、光声信号解调和数字锁相放大等功能。利用声学共振腔和干涉型光纤声波传感器对光声信号进行激发增强和探测增强,实现了乙炔和甲烷气体的高灵敏度检测。光纤声波传感器中以微机电系统悬臂梁作为声学敏感元件,设计了光纤法布里-珀罗干涉结构,将悬臂梁偏转位移转换为F-P腔长的变化。采用高分辨率光谱解调技术,实现了基于光纤F-P传感器的超高灵敏度光声信号检测。系统对乙炔和甲烷的检测极限分别达到2×10^(-9)和3×10^(-9),归一化噪声等效吸收系数为8×10^(-10)cm^(-1)W Hz^(-1/2)。
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关键词
光
纤
光声传感
光
声
光
谱
气体检测
悬臂梁
光
声
探测
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职称材料
HRB400钢筋金纳米复合材料光声传感微裂纹检测
2
作者
孙雨梦
孙子惠
+2 位作者
杜聪
陈志刚
孙殷楠
《光学精密工程》
2025年第15期2365-2377,共13页
为解决传统检测方法抗电磁干扰弱、复杂工况适应性差的问题,针对高铁轨枕HRB400钢筋微裂纹高精度检测的需求,开发了一种基于金纳米复合材料(Au-PDMS)光声传感的超声检测方法。首先,探究光声转换理论模型,制备4.01 wt%,5.23 wt%,6.01 wt%...
为解决传统检测方法抗电磁干扰弱、复杂工况适应性差的问题,针对高铁轨枕HRB400钢筋微裂纹高精度检测的需求,开发了一种基于金纳米复合材料(Au-PDMS)光声传感的超声检测方法。首先,探究光声转换理论模型,制备4.01 wt%,5.23 wt%,6.01 wt%,7.69 wt%浓度梯度Au-PDMS薄膜样品;然后,采用532 nm脉冲激光激发超声信号,结合巴特沃斯带通滤波与db4小波分解复合算法处理数据;最终通过COMSOL Multiphysics搭建HRB400钢筋有限元模型,分析超声信号多维度特征与裂纹深度定量关系。本研究分析采用5.23 wt%浓度样品的超声主频达4.58 MHz、信噪比19.56 dB;实测裂纹深度检测精度640μm。定量研究表明:裂纹深度为1 mm时首波幅值提升;深度3 mm时波形分裂为双峰结构,峰间隔达1.50μs;通过建立裂纹深度与峰值幅度、能量、主频率及到达时间的多参数协同响应模型,实现HRB400钢筋微裂纹量化检测。该系统兼具微米级分辨率、强抗电磁干扰性和复杂工况适应性,为高铁基础设施结构健康监测提供可靠的技术支撑。
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关键词
光声传感
超
声
检测
HRB400钢筋
多物理场仿真
微裂纹生长
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职称材料
题名
基于光纤光声传感的多组分痕量气体检测技术
被引量：
2
1
作者
赵新瑜
马凤翔
王正之
李辰溪
齐宏超
刘军军
陈珂
机构
大连理工大学光电工程与仪器科学学院
国网安徽省电力有限公司电力科学研究院
成山集团有限公司
出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期17-26,共10页
基金
国家自然科学基金(Nos.62275040,61905034)。
文摘
为进一步提升多组分痕量气体检测灵敏度,设计了一套光纤光声传感系统。系统主要集成了2个近红外DFB激光器、近红外宽带光源、高速光谱模块、现场可编程逻辑门阵列信号采集与处理电路,具有激光调制控制、光声信号解调和数字锁相放大等功能。利用声学共振腔和干涉型光纤声波传感器对光声信号进行激发增强和探测增强,实现了乙炔和甲烷气体的高灵敏度检测。光纤声波传感器中以微机电系统悬臂梁作为声学敏感元件,设计了光纤法布里-珀罗干涉结构,将悬臂梁偏转位移转换为F-P腔长的变化。采用高分辨率光谱解调技术,实现了基于光纤F-P传感器的超高灵敏度光声信号检测。系统对乙炔和甲烷的检测极限分别达到2×10^(-9)和3×10^(-9),归一化噪声等效吸收系数为8×10^(-10)cm^(-1)W Hz^(-1/2)。
关键词
光
纤
光声传感
光
声
光
谱
气体检测
悬臂梁
光
声
探测
Keywords
Fiber optic photoacoustic sensing
Photoacoustic spectroscopy
Gas detection
Cantilever beam
Photoacoustic detection
分类号
O433.5 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
HRB400钢筋金纳米复合材料光声传感微裂纹检测
2
作者
孙雨梦
孙子惠
杜聪
陈志刚
孙殷楠
机构
北京建筑大学机电与车辆工程学院
出处
《光学精密工程》
2025年第15期2365-2377,共13页
基金
国家自然科学基金资助项目(No.62205012)。
文摘
为解决传统检测方法抗电磁干扰弱、复杂工况适应性差的问题,针对高铁轨枕HRB400钢筋微裂纹高精度检测的需求,开发了一种基于金纳米复合材料(Au-PDMS)光声传感的超声检测方法。首先,探究光声转换理论模型,制备4.01 wt%,5.23 wt%,6.01 wt%,7.69 wt%浓度梯度Au-PDMS薄膜样品;然后,采用532 nm脉冲激光激发超声信号,结合巴特沃斯带通滤波与db4小波分解复合算法处理数据;最终通过COMSOL Multiphysics搭建HRB400钢筋有限元模型,分析超声信号多维度特征与裂纹深度定量关系。本研究分析采用5.23 wt%浓度样品的超声主频达4.58 MHz、信噪比19.56 dB;实测裂纹深度检测精度640μm。定量研究表明:裂纹深度为1 mm时首波幅值提升;深度3 mm时波形分裂为双峰结构,峰间隔达1.50μs;通过建立裂纹深度与峰值幅度、能量、主频率及到达时间的多参数协同响应模型,实现HRB400钢筋微裂纹量化检测。该系统兼具微米级分辨率、强抗电磁干扰性和复杂工况适应性,为高铁基础设施结构健康监测提供可靠的技术支撑。
关键词
光声传感
超
声
检测
HRB400钢筋
多物理场仿真
微裂纹生长
Keywords
photoacoustic sensing
ultrasonic detection
HRB400 steel reinforcement bar
multiphysics field simulation
microcrack growth
分类号
TB559 [理学]
TG115.28 [一般工业技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于光纤光声传感的多组分痕量气体检测技术
赵新瑜
马凤翔
王正之
李辰溪
齐宏超
刘军军
陈珂
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
2
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职称材料
2
HRB400钢筋金纳米复合材料光声传感微裂纹检测
孙雨梦
孙子惠
杜聪
陈志刚
孙殷楠
《光学精密工程》
2025
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职称材料
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