An ultrasonic visualization system using a fiber-optic Bragg grating sensor and its application to damage detection at a temperature of 1000 °C

Fengming Yu; Osamu Saito; Yoji Okabe

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An ultrasonic visualization system using a fiber-optic Bragg grating sensor and its application to damage detection at a temperature of 1000 °C

机译：超声波可视化系统使用光纤布拉格光栅传感器及其在1000°C的温度下损坏检测的应用

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Structural health monitoring (SHM) techniques are required to evaluate the reliability of aging heat-resistant structures. To build a method of high-temperature in situ damage diagnosis, the authors developed a laser ultrasonic visualization system with a heat-resistant fiber-optic Bragg grating (FBG) sensing configuration. In this system, an ultrasonic wave is excited by laser irradiation on the surface of a material and then received by a remotely installed FBG sensor. Because both the wave excitation and wave sensing parts have excellent heat resistance, the proposed sensing system enables a stable ultrasonic measurement at a temperature of 1000 °C. In this research, a wavenumber-frequency analysis shows that the proposed sensing system was able to visualize the correct laser ultrasonic wavefield in a planar structure. The ultrasonic visualization performance was then verified for a plate of heat-resistant material at temperatures of 200 and 1000 °C. A wavenumber-frequency analysis based on a three-dimensional Fourier transform was also conducted to extract the wave components corresponding to the reflection caused by an artificial defect in the plate. As a result, the developed method enabled clear damage identification at temperatures as high as 1000 °C.

机译：需要结构健康监测（SHM）技术来评估老化耐热结构的可靠性。为了构建一种高温原位损伤诊断方法，作者开发了一种具有耐热光纤布拉格光栅（FBG）感测结构的激光超声器可视化系统。在该系统中，通过在材料表面上激光照射来激发超声波，然后通过远程安装的FBG传感器接收。由于波激励和波动传感部件都具有优异的耐热性，所以提出的传感系统使得在1000℃的温度下能够稳定的超声测量。在该研究中，波数频率分析表明，所提出的传感系统能够在平面结构中可视化正确的激光超声波波场。然后在200和1000℃的温度下验证超声可视化性能的耐热材料板。还进行了基于三维傅立叶变换的波数频率分析，以提取对应于板中的人造缺陷引起的反射的波分量。因此，开发方法使能高达1000°C的温度明显损坏识别。

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来源
《Mechanical systems and signal processing》 |2021年第1期|107140.1-107140.15|共15页
作者
Fengming Yu; Osamu Saito; Yoji Okabe;
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作者单位

Institute of Industrial Science University of Tokyo 4-6-1 Komaba Meguro-Ku Tokyo 153-8505 Japan;

Institute of Industrial Science University of Tokyo 4-6-1 Komaba Meguro-Ku Tokyo 153-8505 Japan;

Institute of Industrial Science University of Tokyo 4-6-1 Komaba Meguro-Ku Tokyo 153-8505 Japan;

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收录信息
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Structural health monitoring; High-temperature environment; Optical fiber ultrasonic sensor; Ultrasonic visualization; Laser ultrasonics; Damage diagnostics;

机译：结构健康监测;高温环境;光纤超声波传感器;超声波可视化;激光超声波;损坏诊断;

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