美国海军研究实验室展示结构健康监测系统新技术

　　[据美国海军研究实验室2016年8月25日报道]近日美国海军研究实验室（NRL）的研究人员演示了新型光纤传感技术，可适用于结构健康监测（SHM）系统。这种技术可以使声学发射，温度和应变等关键结构参数进行自主监控。收集的信息可以用于监测裂纹，以便及时修复。

　　NRL光学科学事业部的研究物理学家杰弗里克兰奇博士说：“该技术主要用于集中检测海军设施的结构完整性，也可以应用于检测民用飞机，船舶，桥梁和建筑物的关键部位的完整性。这要求传感系统能够及时检测声发射信号，裂纹的萌生和扩大。这种传感器必须在有限的系统内实现体积小，质量轻，灵敏度高，可多路复用等特点。

　　由美国海军研究（ONR）海军材料部办公室资助，NRL开发的激光传感器被集成到搭接接头的浅槽中，仅有一根光纤，其宽度与人类头发的相近。测试过程中，光学和材料科学的研究人员将分布式反应光纤激光声学发射传感器安装在铆接铝搭接接头上，测量两个小时的加速疲劳试验期间产生的 0.5兆赫（MHz）带宽的声学发射。

　　光纤激光传感器也可以测量损害程度，有与现有的光纤应变和温度感应系统整合的可能性。整合系统的多参数检测能力可以确保SHM系统的全面运行安全，降低运行成本。克兰奇说：“我们的研究团队已经证明，在模拟环境下，光纤激光技术可以检测到裂纹发出的超声波频率。这项技术的创新之处是光纤激光技术以及其应用”。裂纹的声学信号也可以用压电传感器测量。这项技术促进了故障预测技术的发展。然而，压电技术并不实用，因为它尺寸过大且多路复用能力有限。

　　目前，没有其它光纤激光声学发射传感器可以达到实验室的效果。光纤激光传感器的声学灵敏度已经被证明和现有的电学传感器的灵敏度相当，甚至更高。该系统现已发展到多个光纤激光传感器可复用一根光纤。科学家正在研究通过分析声学发射数据来计算系列指标，如失败率。未来要发展相控阵波束成形技术，定位裂纹。