1. 本选题研究的目的及意义
超声检测技术作为一种高效、安全、便捷的无损检测手段,在医疗诊断、工业无损检测、结构健康监测等领域有着广泛应用。
传统的压电超声传感器(pzt)存在着电磁干扰、信号易衰减、难以实现分布式测量等缺点,限制了其在一些特殊环境和场合下的应用。
光纤光栅超声传感器作为一种新型声学传感器,利用光纤光栅对环境声波的敏感特性,将声波信号转换为光信号进行检测,具备传统pzt传感器所不具备的优势,例如抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、重量轻、易于实现多点分布式测量等,因此在航空航天、石油化工、医疗器械等领域具有巨大的应用潜力。
2. 本选题国内外研究状况综述
近年来,光纤光栅超声传感技术因其独特的优势,成为国内外学者研究的热点。
1. 国内研究现状
国内学者在光纤光栅超声传感技术方面已取得一定进展,例如,华南理工大学、天津大学、北京航空航天大学等高校在传感器结构设计、信号解调技术、应用研究等方面开展了大量研究工作,并取得了一系列成果。
3. 本选题研究的主要内容及写作提纲
本课题主要内容包括以下几个方面:1.光纤光栅超声传感机理研究:深入研究光纤光栅与超声波之间的相互作用机制,分析超声波对光纤光栅光学特性的影响,建立光纤光栅超声传感模型。
2.光纤光栅超声传感器设计与制作:根据应用需求,设计并制作高灵敏度、宽频带的光纤光栅超声传感器。
3.光纤光栅超声传感信号解调技术研究:研究高精度、高稳定的光纤光栅超声传感信号解调技术,提高传感器测量精度和稳定性。
4. 研究的方法与步骤
本课题的研究将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法。
1.理论分析:基于光纤光栅传感原理和超声波传播理论,建立光纤光栅超声传感模型,分析超声波对光纤光栅光学特性的影响,推导传感器灵敏度、频率响应特性等关键参数与传感器结构、材料参数之间的关系。
2.数值模拟:利用有限元分析软件(comsol等)对光纤光栅超声传感器进行数值模拟,优化传感器结构参数,提高传感器性能。
5. 研究的创新点
本课题预期在以下几个方面取得创新性成果:1.提出一种新型光纤光栅超声传感结构,提高传感器灵敏度和带宽。
2.研究并提出一种高精度、高稳定的光纤光栅超声传感信号解调技术,提高传感器测量精度和稳定性。
3.将光纤光栅超声传感器应用于新的领域,例如医疗成像、结构健康监测等,拓展其应用范围。
6. 计划与进度安排
第一阶段 (2024.12~2024.1)确认选题,了解毕业论文的相关步骤。
第二阶段(2024.1~2024.2)查询阅读相关文献,列出提纲
第三阶段(2024.2~2024.3)查询资料,学习相关论文
7. 参考文献(20个中文5个英文)
[1] 李永乐,徐春华,周志勇,等. 基于π相移光纤光栅的超声波探测系统[j]. 压电与声光,2018,40(06):903-907.
[2] 唐佳,刘彬,周志勇. 基于啁啾光纤光栅的超声传感理论与实验研究[j]. 光学学报,2021,41(12):1206002.
[3] 王瑞,谢尚,姜清华,等. 基于光纤光栅的超声波检测技术研究[j]. 光子学报,2020,49(11):1106003.
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