光纤声发射系统产品说明

1 概述

光纤声发射系统用于监测材料中因局域源能量快速释放而产生的瞬态弹性波。当材料受外力或内力作用产生变形或断裂时,将以弹性波的形式释放应变能,此时光纤传感器将接收到应力波并出现光波相位变化。通过光电转换元件,将光信号变化转换为电信号的变化,经采集卡解调,得到声发射信号的类型、幅值等参数,从而判断材料或设备的状态。

1.1 产品特点

1.可提供活性缺陷随载荷、时间、温度等外变量而变化的实时或连续信息,因而适用于工业过程在线监控及早期或临近破坏预报;
2.由于对被检件的接近要求不高,因而适于其他方法难于或不能接近环境下的检测,如高低温、易燃、易爆、有毒及辐射等环境。

3.对于在用设备的定期检验,该系统可以缩短检验的停产时间或者不需要停产;
4.对于设备的加载试验,该系统可以预防由未知不连续缺陷引起系统的灾难性失效和限定系统的最高工作载荷;
5.由于对构件的几何形状不敏感,适于检测其他方法受到限制的形状复杂的构件。
6.检测动态缺陷,如缺陷扩展,而不是检测静态缺陷;且缺陷的信息直接来自缺陷本身。

1.2 主要用途及使用范围

变压器局放的在线监测
大型储罐的腐蚀监测
高压气瓶及压力容器的声发射监测
其他工业检测领域和声发射研究领域

1.3 型号的组成及代表意义

SC400 最高支持通道数 4通道
SC800 最高支持通道数 8通道

1.4 使用环境条件

1)环境温度:-15℃~+50℃;
2)相对湿度:0%~95%,无冷凝;
3)环境:无振动、无尘埃、腐蚀性气体、可燃性气体、油雾、水蒸气、滴水或盐分等;
4)大气压力:70~106Kpa;
5)存储温度:-40℃ ~+70℃;
6)冷却方式:自然冷却。

1.5 工作条件

1)工作温度:-15℃~+50℃
2)相对湿度: 0%~95%(非冷凝)
3)海拔高度:≤5000M
4)电源输入交流220V
5)系统可靠接地

1.6 对环境及能源的影响

系统功耗:<10W

1.7 安全

应保证系统可靠接地,并避免机器受到意外跌落、撞击等损伤。

2 结构特征及工作原理

1)基本结构:铝合金盒式结构;
2)安装方式:桌面、机柜;
3)重量:<5kg
4)颜色:黑色;
5)表面涂覆:氧化电镀;
6)接地:箱体有专用接地柱。

2.1 总体结构及其工作原理、工作特性

设备的主要构成由工控机箱、前置放大器、声发射解调机箱、传感器几个部分组成。其中本公司提供的产品为光纤声发射解调机箱和光纤声发射传感器、光纤声发射参考机箱,并确保本公司的光纤声发射解调机箱能够与市面上主流的压电陶瓷声发射传感系统软件和硬件系统兼容。

2.2 主要部件或功能单元的结构、作用
2.2.1 声发射解调机箱

如图2.2所示,声发射解调机箱说明如下:
1.电源开关:控制解调机箱供/断电;
2.AC220V插孔:用于连接电源线;
3.光端口:光纤环声发射传感器与声发射解调机箱相连的连接口;
4.电端口:用以输出声发射解调机箱里光电探测器转化的电信号。
以电端口为中心的两个光接口分别为一路声发射监测通道的传感、参考传感器与解调机箱相连的连接口

2.2.2 前置放大器

光电转换后得到的电压信号较小,采集卡无法正常采集,需要在采集卡之前用前置放大器把光电转换后的电压信号进行放大。使用2/4/6C型或者固定增益前置放大器,或者其他公司的同类产品,实物图如图2.3所示。

图2.3中前置放大器左端的SINGLE口是输入放大前的电信号的,连接到声发射解调机箱的电接口。在使用时需要把左端档位拨到INPUT档。

图2.3中前置放大器右端的OUTPUT口是输出放大后的电信号,连接到工控机采集卡上的输入信号接口。放大器右端增益有三档,分别是20dB(10倍)、40dB(100倍)、60dB(1000倍),在使用时需要把右端档位拨到40dB档,以便和软件设置相对应。

2.2.3 光纤声发射传感器

根据声发射解调原理,两个光纤声发射传感器(参考传感器和传感传感器)构成一路声发射监测通道,传感传感器放置在被测件上用以感受声发射信号,参考传感器放置在相对静止的环境中隔绝声发射信号。光纤声发射传感器实物图如图2.4所示。

每个传感器的两个LC/APC接头需要插入声发射解调机箱前面板上的一个光端口。

2.2.4 工控机(搭配使用,非标配)

2.2.5 光纤声发射参考机箱

参考机箱位于声发射解调机箱的后部,采用可拆卸设计,出厂前已安装好,默认搭配10米跳线参考机箱。 参考机箱的拆卸由我司专业人员操作,用户请勿自行拆卸!

2.3 系统连接安装

单路光纤声发射系统整体连接图如图2.6所示,连接过程中使用到的光纤和电信号传输线说明如下:
1.传感光纤:用于感受声发射应力波;
2.参考光纤/参考机箱:放置在不受干扰的环境隔绝声发射信号;
3.单模光纤传输线:用于连接声发射解调机箱的光接口和传感/参考光纤;
4.同轴电缆(SMA-BNC接头):用于声发射解调机箱和前置放大器之间的电信号传输;

5.同轴电缆(BNC-BNC接头):用于前置放大器和工控机内采集卡之间的电信号传输;

6. VGA线:用于显示器和工控机之间的视频信号传输;

根据声发射解调原理,两个光纤环声发射传感器(参考传感器和传感传感器)构成一路声发射监测通道,传感传感器放置在被测件上用以感受声发射信号,参考传感器放置在相对静止的环境中隔绝声发射信号。

注:为更好的方便用户的使用,我们将多个参考传感器封装在了一个参考机箱中,您使用时只需将参考机箱的各个通道出线与声发射解调机箱对应连接。

3 技术特性

系统机箱参数

4 安装调试

1.设备应放置于平坦的台面,台面应平整稳固或置于机架内并进行固定。
2.应保证设备运行环境的温度、湿度符合要求。
3.设备电源应进行有效接地。