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CN112903084B - 光纤振动传感光路故障诊断方法及相关设备 - Google Patents

光纤振动传感光路故障诊断方法及相关设备 Download PDF

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CN112903084B
CN112903084B CN202110094027.1A CN202110094027A CN112903084B CN 112903084 B CN112903084 B CN 112903084B CN 202110094027 A CN202110094027 A CN 202110094027A CN 112903084 B CN112903084 B CN 112903084B
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CN
China
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signal
optical path
optical
optical fiber
vibration sensing
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CN202110094027.1A
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张华勇
王向刚
刘涛
佐成
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Shanxi Balun Electronic Technology Co ltd
Tianjin Haidel Technology Co ltd
China National Chemical Communications Construction Group Coltd
Original Assignee
Shanxi Balun Electronic Technology Co ltd
Tianjin Haidel Technology Co ltd
China National Chemical Communications Construction Group Coltd
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01HMEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/004Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means using fibre optic sensors

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Abstract

本说明书一个或多个实施例提供一种光纤振动传感光路故障诊断方法及相关设备,包括获取正常状态下的光纤振动传感光路的电压信号序列,获取无光状态下和单臂断开状态下的传感光路的电压信号序列,基于不同状态下的所述电压信号序列设定阈值,基于阈值判定所述传感光路故障是否为无光故障状态或是单臂故障状态。本发明的故障诊断方法可以在传感光路在线运行的同时,无需断开光路或采用其他额外光路检测设备,仅通过连续获取光路本身的强度信号序列即可有效判断传感光路是否存在光路异常,本发明的故障诊断方法具有简单、快速、准确的特点。

Description

光纤振动传感光路故障诊断方法及相关设备
技术领域
本说明书一个或多个实施例涉及光纤传感器技术领域,尤其涉及一种光纤振动传感光路故障诊断方法及相关设备。
背景技术
光纤传感器的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器,使待测参数与进入调制区的光相互作用后,导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等)发生变化,成为被调制的信号光,在经过光纤送入光探测器,经解调后,获得被测参数。
干涉型光纤传感器具有灵敏度高、动态范围的优点,用光纤作为传感和传输单元,不易受电磁干扰影响。常见的干涉型光纤传感器采用双光束干涉仪结构,用于测量振动和声音,广泛应用于传感测量、工业现场、结构健康监测等领域,可适应高温高压、易燃易爆等恶劣环境。在传感器实际部署后,系统光路可能发生故障导致传感器信号不正常,如传输光路或传感光路异常、分光器或反射单元损坏等故障,如何实现故障的快速、自动检测是光纤传感智能化的重要体现。
现有检测方法可以对光纤链路故障状态进行检测,但都存在不足之处,就是在传感器实际部署后无法进行在线监测,都需要将光纤链路断开,将测量仪器设备接入到光路进行检测,因此测量并不方便。
发明内容
有鉴于此,本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种光纤振动传感光路故障诊断方法及相关设备,以解决无法在线监测光纤链路的问题。
基于上述目的,本说明书一个或多个实施例提供了一种光纤振动传感光路故障诊断方法,包括:
获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到正常信号电压的最小值;
获取无光状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到无光状态电压的最大值;
基于所述正常信号电压的最小值和所述无光状态电压的最大值确定第一阈值;
判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述电压信号序列的最小值是否小于所述第一阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为无光故障状态,若否则对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测。
进一步的,所述对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测,包括:
获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到正常信号标准差的最小值;
获取单臂断开状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到单臂断开状态信号标准差的最大值;
基于所述正常信号标准差的最小值和所述单臂断开状态信号标准差的最大值确定第二阈值;
判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述每帧信号标准差的最小值是否小于所述第二阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为单臂故障状态。
进一步的,在获取所述光纤振动传感光路的光信号之前,通过将所述光纤振动传感光路中的干涉仪两臂引入固定臂长差调整所述光信号的可见度,所述光信号的可见度的取值范围为0.7-0.9。
进一步的,在获取所述光纤振动传感光路的光信号之前,通过调整所述光纤振动传感光路的可见度和光电转换电路放大倍数使得所述无光状态电压的最大值小于所述正常信号电压的最小值。
进一步的,所述无光故障状态包括下列中的一种或几种:光路断开故障、分光器故障、探测器故障、干涉臂双臂故障。
进一步的,所述单臂故障状态包括下列中的一种或几种:分光器故障、反射镜故障、干涉臂单臂故障。
基于同一发明构思,本说明书一个或多个实施例提供了一种光纤振动传感光路故障诊断装置,包括:
正常信号获取模块,被配置为获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到正常信号电压的最小值;
故障信号获取模块,被配置为获取无光状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到无光状态电压的最大值;
阈值设定模块,被配置为基于所述正常信号电压的最小值和所述无光状态电压的最大值确定第一阈值;
故障诊断模块,被配置为判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述电压信号序列的最小值是否小于所述第一阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为无光故障状态,若否则对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测。
基于同一发明构思,本说明书一个或多个实施例提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如上任意一项所述的方法。
基于同一发明构思,本说明书一个或多个实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令在被计算机执行时,使所述计算机实现如上任意一项所述的方法。
从上面所述可以看出,本说明书一个或多个实施例提供的一种光纤振动传感光路故障诊断方法及相关设备,可以在传感光路在线运行的同时,无需断开光路或采用其他额外光路检测设备,仅通过连续获取光路本身的强度信号序列即可有效判断干涉光路是否存在光路异常,包括传输光路或传感光路异常、分光器或反射单元损坏等故障,本公开的传感光路故障诊断方法简单、快速、准确。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书一个或多个实施例的光纤振动传感光路系统示意图;
图2为本说明书一个或多个实施例的光纤振动传感光路故障诊断方法的流程示意图;
图3为本说明书一个或多个实施例的光纤振动传感光路正常状态下干涉仪的信号图;
图4为本说明书一个或多个实施例的光纤振动传感光路无光状态下干涉仪的信号图;
图5为本说明书一个或多个实施例的光纤振动传感光路单臂断开状态下干涉仪的信号图;
图6为本说明书一个或多个实施例的光纤振动传感光路故障诊断装置模块结构示意图;
图7为本说明书一个或多个实施例的电子设备硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本公开进一步详细说明。
需要说明的是,除非另外定义,本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。
如背景技术部分所述,现有光纤链路故障检测的方法主要有如下几种:(1)肉眼观察法:从光纤输入端输入一束可见光(如红光),肉眼直接观察,有可见光泄露的地方即为发生光纤故障的位置。此方法可以判断简单的故障。(2)光功率计测量法:通过测量光纤输入端和输出端的功率比,计算光纤损耗即可判断该段光纤的线路状况。此方法只能判断该段光纤是否发生故障,故障的类型和故障点的位置无法判断。
(3)反射测量法:该方法的理论基础是后向传播理论。根据光纤中的瑞利散射和菲尼尔反射就可判断光纤故障点的位置和衰减。光时域反射仪(OTDR)就是根据此方法研制。
参考图1,为本实施例的光纤振动传感光路系统示意图,由光纤激光器产生相干光源,通过光纤干涉仪对振动信号传感,光纤干涉仪输出信号携带了光缆上的振动信号。由光电探测器接收光纤干涉仪输出的光信号,并转化成电信号,经过信号调理电路将电信号调整到合适获取的电压范围,并使用模数信号转换器对电信号进行数字化。数字化信号经过光路故障分析单元进行时域信号分析,通过显示器输出故障分析结果,并在发生故障时通过继电器输出故障报警信号。
申请人在实现本公开的过程中发现,现有对光纤链路故障进行检测的方法均存在一定的不足之处,都需要将光纤链路断开,通过外接测量仪器进行测量,不能直接进行在线监测,为监测工作带来不便。
以下,通过具体的实施例进一步详细说明本公开的技术方案。
本说明书一个或多个实施例提供了一种光纤振动传感光路故障诊断方法,参考图2,包括以下步骤:
步骤S101、获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到正常信号电压的最小值。
本步骤中光纤干涉仪的干涉信号经过光电转化、放大后,通过数字化得到电压信号序列。获取正常光路的电压信号序列,从所述电压信号序列中得到正常信号电压的最小值Vmin
步骤S102、获取无光状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到无光状态电压的最大值。
具体的,断开传感光路的探测器与干涉仪之间的连接,测量无光状态时电路自噪声,也就是无光状态电压信号序列,从电压信号序列中得到无光状态电压的最大值
Figure BDA0002912053450000051
步骤S103、基于所述正常信号电压的最小值和所述无光状态电压的最大值确定第一阈值。具体的,对于无光状态故障检测,将第一阈值设定在
Figure BDA0002912053450000052
和Vmin之间,第一阈值可以取
Figure BDA0002912053450000061
至Vmin范围之内的任何一个数值,即
Figure BDA0002912053450000062
Figure BDA0002912053450000063
步骤S104、判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述电压信号序列的最小值是否小于所述第一阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为无光故障状态,若否则对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测。
具体的,当获取的当前电压信号序列的最小值小于第一阈值时,则可判定此时光纤振动传感光路为无光故障状态,若当前电压信号序列的最小值不小于第一阈值时,则对光纤振动传感光路进行单臂故障状态检测。
作为一可选实施例,参考图3和图4,统计无光状态信号在20s时间内光路电压的最大值
Figure BDA0002912053450000064
为0.119V,统计正常状态信号在20s时间内电压的最小值Vmin为0.258V,可见通过设置第一阈值在0.119V-0.258V之间可以有效检测出光纤振动传感光路的无光故障。统计信号的时长可根据具体场景和经验值进行选取,不限于20s时间内,在其他实施例中可选取不同的统计信号时长。
经过光电转换和放大的干涉信号电压可写成
Figure BDA0002912053450000065
其中V0为平均电压,由光强和光电转换放大电路的放大倍数决定,v为光路可见度,
Figure BDA0002912053450000066
为相位差。在光纤振动传感光路部署到实际场景时,由于在实际场景中受温度和环境扰动的影响,干涉信号电压值
Figure BDA0002912053450000067
会随着
Figure BDA0002912053450000068
的变化而变化,且通常
Figure BDA0002912053450000069
的变化幅度很大,从而导致干涉信号对应电压值变化范围相比故障状态时的电压波动值要大,而信号波动幅度可以用信号标准差来衡量,因此可以用信号标准差来判断光路是否存在故障。
作为一可选实施例,所述对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测,包括:
获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到正常信号标准差的最小值;
获取单臂断开状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到单臂断开状态信号标准差的最大值;
基于所述正常信号标准差的最小值和所述单臂断开状态信号标准差的最大值确定第二阈值;
判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述每帧信号标准差的最小值是否小于所述第二阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为单臂故障状态。
具体的,首先测量干涉仪正常状态时的电压信号序列,按照设定的时间确定每帧长度,统计每帧信号标准差σk,k=1,2,...,n,得到正常信号标准差的最小值σmin=min{σk,k=1,2,...,n}。断开传感器的一路信号,此时只有一个光路信号返回,在探测器处没有形成干涉,测量此时经过光电转换以后的电压信号序列,统计每个序列的标准差
Figure BDA0002912053450000071
得到单臂断开状态信号标准差的最大值
Figure BDA0002912053450000072
当光路处于单臂故障状态时,将第二阈值设定在
Figure BDA0002912053450000073
和σmin之间,此范围内的任何一个数值都可以作为第二阈值。若当前光纤振动传感光路的所述每帧信号标准差的最小值小于所述第二阈值,则判定所述光纤振动传感光路为单臂故障状态。
作为一可选实施例,对于实际的光纤振动传感光路获取不同状态的信号如下,正常状态的干涉信号如图3所示,无光故障状态和单臂故障状态对应的信号如图4和图5所示。以1s间隔统计三种信号的标准差如下表所示,
表1三种信号标准差列表
Figure BDA0002912053450000074
Figure BDA0002912053450000081
作为一可选实施例,参考表1、图3和图5,由统计结果可知,正常信号标准差最小值约为10.8mV,单臂故障标准差最大值约为3.9mV,设定第二阈值在3.9mV-10.8mV之间可以有效判断出单臂故障状态。其中,统计时间间隔可以根据具体场景选值,不必限定于1s的间隔时间。
作为一可选实施例,我们通过断开传感器的光路,使所述传感光路处于无光状态,测量此时传感器的电压信号序列,统计每个序列的标准差
Figure BDA0002912053450000082
Figure BDA0002912053450000083
并计算出无光状态信号标准差的最大值
Figure BDA0002912053450000084
Figure BDA0002912053450000085
从表1可以看出,无光故障对应的标准差最大值约为1.2mV,此时设定第三阈值,第三阈值的取值范围为1.2mV-10.8mV,当获取的传感电路信号标准差最小值小于第三阈值时,也可以判定此时传感光路为无光故障状态。也即通过传感电路的电压信号和标准差设定阈值,均可以判断传感光路是否处于无光故障状态。
作为一可选实施例,在获取所述光纤振动传感光路的光信号之前,通过将所述光纤振动传感光路中的干涉仪两臂引入固定臂长差调整所述光信号的可见度,所述光信号的可见度的取值范围为0.7-0.9。
具体的,在获取所述传感电路的电压信号序列之前,通过将所述传感电路中的干涉仪两臂引入固定臂长差调整所述传感电路光信号的可见度,所述可见度的取值范围为0.7-0.9,当可见度处于此范围时,光路信号的信噪比较高,能够降低噪声对于光路信号的影响,提高光路电压信号检测的准确性。同时,当光路可见度处于此范围时,能够保证光纤振动传感光路正常状态和故障状态获取的电压值和标准差值取值范围无交集,从而可以采用确定阈值的方式来判定光纤振动传感光路的故障状态。
具体的,光路可见度跟干涉仪臂长差和激光器相干长度有关。由光路可见度定义可知光路可见度为
Figure BDA0002912053450000091
其中I1,I2为信号臂和参考臂的光强,Δl为干涉仪两臂的臂长差,LC为激光器的相干长度,Imax和Imin为光路最大光强和光路最小光强。
首先在干涉仪中引入不同臂长差Δl1,Δl2,...,Δln,通过在干涉仪上加载足够大的振动信号,如轻拍干涉仪,检测得到此时光信号的最大光强和最小光强,根据公式(1)基于最大光强和最小光强计算得到每个臂长差对应的可见度v1,v2,...,vn。可见度与臂长差的关系可表示为
Figure BDA0002912053450000092
其中
Figure BDA0002912053450000093
b为常数,i=1,2,...,n,
通过将不同的臂长差和对应的可见度带入上式进行拟合得到参量k和b,从而可计算得到激光器相干长度LC。得到激光器相干长度LC后,在可见度的取值范围0.7-0.9中确定预期可见度的具体数值,根据公式(1)可以计算得到干涉仪两臂的固定臂长差,从而使得传感光路的可见度达到预期要求。
作为一可选实施例,在获取所述光纤振动传感光路的光信号之前,通过调整所述光纤振动传感光路的可见度和光电转换电路放大倍数使得所述无光状态电压的最大值小于所述正常信号电压的最小值。
具体的,获取正常光路的电压信号序列,从所述电压信号序列中得到正常信号电压的最小值Vmin。断开传感光路的探测器与干涉仪之间的连接,测量无光状态时电路自噪声,也就是无光状态电压信号序列,从电压信号序列中得到无光状态电压的最大值
Figure BDA0002912053450000094
干涉信号电压为
Figure BDA0002912053450000095
由此可知干涉信号电压的最大值和最小值分别为Vmax=V0(1+v)和Vmin=V0(1-v)。通过调整光路可见度和光电转换电路放大倍数使得:
Figure BDA0002912053450000096
从而可以确定第一阈值的取值范围,通过第一阈值判定光纤振动传感光路是否处于无光故障状态。
作为一可选实施例,所述无光故障状态包括下列中的一种或几种:光路断开故障、分光器故障、探测器故障、干涉臂双臂故障。
作为一可选实施例,所述单臂故障状态包括下列中的一种或几种:分光器故障、反射镜故障、干涉臂单臂故障。
具体的,无光故障和单臂故障为两种实际中最常见的光路故障,本实施例的故障诊断方法同时能够对两种故障进行判断,软件可设定为连续检测到固定帧数故障时进行报警,发生任何一种故障时均可报警。
基于以上步骤S101-S104,完成对传感光路故障的诊断,其中无光故障状态既可以通过基于信号标准差的第三阈值进行判定,也可以通过基于光路电压的第一阈值进行判定。单臂故障状态可以通过基于信号标准差的第二阈值进行判定。无论哪一种判定方法均无需断开光路或采用其他额外光路检测设备,仅通过连续获取光路本身的信号即可有效判断光路是否存在异常,具有结构简单、监测成本低和便于操作的特点。
可以理解,该方法可以通过任何具有计算、处理能力的装置、设备、平台、设备集群来执行。
需要说明的是,本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行,例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下,由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下,这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤,这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。
需要说明的是,上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下,在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外,在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中,多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
基于同一发明构思,参考图6,本公开的一个实施例还提供了一种光纤振动传感光路故障诊断装置,包括:
正常信号获取模块601,被配置为获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到正常信号电压的最小值;
故障信号获取模块602,被配置为获取无光状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到无光状态电压的最大值;
阈值设定模块603,被配置为基于所述正常信号电压的最小值和所述无光状态电压的最大值确定第一阈值;
故障诊断模块604,被配置为判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述电压信号序列的最小值是否小于所述第一阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为无光故障状态,若否则对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测。
作为一可选实施例,所述故障诊断模块604,具体被配置为所述对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测,包括:
获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到正常信号标准差的最小值;
获取单臂断开状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到单臂断开状态信号标准差的最大值;
基于所述正常信号标准差的最小值和所述单臂断开状态信号标准差的最大值确定第二阈值;
判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述每帧信号标准差的最小值是否小于所述第二阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为单臂故障状态。
作为一可选实施例,在获取所述光纤振动传感光路的光信号之前,通过将所述光纤振动传感光路中的干涉仪两臂引入固定臂长差调整所述光信号的可见度,所述光信号的可见度的取值范围为0.7-0.9。
作为一可选实施例,在获取所述光纤振动传感光路的光信号之前,通过调整所述光纤振动传感光路的可见度和光电转换电路放大倍数使得所述无光状态电压的最大值小于所述正常信号电压的最小值。
作为一可选实施例,所述无光故障状态包括下列中的一种或几种:光路断开故障、分光器故障、探测器故障、干涉臂双臂故障。
作为一可选实施例,所述单臂故障状态包括下列中的一种或几种:分光器故障、反射镜故障、干涉臂单臂故障。
为了描述的方便,描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然,在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法,并且具有相应的方法实施例的有益效果,在此不再赘述。
基于同一发明构思,与上述任意实施例方法相对应的,本说明书一个或多个实施例还提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现如上任意一实施例所述的方法。
图7示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图,该设备可以包括:处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit,中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现,用于执行相关程序,以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory,只读存储器)、RAM(Random AccessMemory,随机存取存储器)、静态存储设备,动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序,在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时,相关的程序代码保存在存储器1020中,并由处理器1010来调用执行。
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块,以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出),也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等,输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出),以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信,也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线1050包括一通路,在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
需要说明的是,尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050,但是在具体实施过程中,该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外,本领域的技术人员可以理解的是,上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件,而不必包含图中所示的全部组件。
上述实施例的电子设备用于实现前述实施例中相应的方法,并且具有相应的方法实施例的有益效果,在此不再赘述。
基于同一发明构思,与上述任意实施例方法相对应的,本说明书一个或多个实施例还提供了一种非暂态计算机可读存储介质,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令在被计算机执行时,使所述计算机实现如上任一实施例所述的方法。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本公开的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
另外,为简化说明和讨论,并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解,在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外,可以以框图的形式示出装置,以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解,并且这也考虑了以下事实,即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即,这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如,电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下,对本领域技术人员来说显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此,这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述,但是根据前面的描述,这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如,其它存储器架构(例如,动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种光纤振动传感光路故障诊断方法,其特征在于,包括:
获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到正常信号电压的最小值;
获取无光状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到无光状态电压的最大值;
基于所述正常信号电压的最小值和所述无光状态电压的最大值确定第一阈值;
判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述电压信号序列的最小值是否小于所述第一阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为无光故障状态,若否则对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测;
所述对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测包括:
获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到正常信号标准差的最小值;
获取单臂断开状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到单臂断开状态信号标准差的最大值;
基于所述正常信号标准差的最小值和所述单臂断开状态信号标准差的最大值确定第二阈值;
判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述每帧信号标准差的最小值是否小于所述第二阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为单臂故障状态。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:在获取所述光纤振动传感光路的光信号之前,通过将所述光纤振动传感光路中的干涉仪两臂引入固定臂长差调整所述光信号的可见度,所述光信号的可见度的取值范围为0.7-0.9。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括:在获取所述光纤振动传感光路的光信号之前,通过调整所述光纤振动传感光路的可见度和光电转换电路放大倍数使得所述无光状态电压的最大值小于所述正常信号电压的最小值。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述无光故障状态包括下列中的一种或几种:光路断开故障、分光器故障、探测器故障、干涉臂双臂故障。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述单臂故障状态包括下列中的一种或几种:分光器故障、反射镜故障、干涉臂单臂故障。
6.一种光纤振动传感光路故障诊断装置,其特征在于,包括:
正常信号获取模块,被配置为获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到正常信号电压的最小值;
故障信号获取模块,被配置为获取无光状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,基于所述电压信号序列得到无光状态电压的最大值;
阈值设定模块,被配置为基于所述正常信号电压的最小值和所述无光状态电压的最大值确定第一阈值;
故障诊断模块,被配置为判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述电压信号序列的最小值是否小于所述第一阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为无光故障状态,若否则对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测;
所述对所述电压信号序列进行单臂故障状态检测包括:
获取正常状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到正常信号标准差的最小值;
获取单臂断开状态下的所述光纤振动传感光路中的光信号,并测量得到所述光信号的电压信号序列,对所述电压信号序列进行分帧并统计每帧信号标准差,基于所述每帧信号标准差得到单臂断开状态信号标准差的最大值;
基于所述正常信号标准差的最小值和所述单臂断开状态信号标准差的最大值确定第二阈值;
判定当前获取的所述光纤振动传感光路的所述每帧信号标准差的最小值是否小于所述第二阈值,若是,则判定所述光纤振动传感光路为单臂故障状态。
7.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序,其特征在于,所述处理器在执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5中任意一项所述的方法。
8.一种非暂态计算机可读存储介质,其特征在于,所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令,所述计算机指令在被计算机执行时,使所述计算机实现根据权利要求1至5中任一项所述的方法。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN120145244A (zh) * 2021-10-28 2025-06-13 苏州光格科技股份有限公司 海缆状态监控方法、装置、计算机设备和存储介质
CN118170190B (zh) * 2024-05-15 2024-08-02 苏州百源基因技术有限公司 一种pcr仪的温度控制系统
WO2025249112A1 (ja) * 2024-05-27 2025-12-04 日本電気株式会社 情報処理装置、方法、及び、プログラム

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0647309A1 (en) * 1992-06-24 1995-04-12 MASON & HANGER NATIONAL, INC. Distributed fiber optic sensing system
CN101674499A (zh) * 2008-09-12 2010-03-17 日立通讯技术株式会社 无源光网系统及其故障确定方法
CN103344314A (zh) * 2013-06-15 2013-10-09 威海北洋电气集团股份有限公司 M-z光纤振动传感系统及其断纤检测方法
CN105784101A (zh) * 2016-04-28 2016-07-20 武汉理工大学 基于光纤弱反射点阵Fizeau干涉分布式振动传感系统及方法
CN109375138A (zh) * 2018-11-06 2019-02-22 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 一种光纤电流互感器用光路故障自诊断告警装置及方法
CN110618917A (zh) * 2019-09-03 2019-12-27 苏州浪潮智能科技有限公司 一种基于指示灯亮度检测服务器故障的方法、设备及介质
CN110808777A (zh) * 2019-11-15 2020-02-18 四川中电启明星信息技术有限公司 一种光纤通信网络的故障管控系统与方法
CN111928941A (zh) * 2020-09-09 2020-11-13 山东海富光子科技股份有限公司 一种光纤激光器的光路故障检测装置及检测方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103560824A (zh) * 2013-10-30 2014-02-05 北京航天易联科技发展有限公司 基于光纤干涉原理的光缆故障无损检测装置及方法
CN109031048B (zh) * 2018-08-30 2021-07-13 云南电力试验研究院(集团)有限公司 一种基于光纤光栅电流传感器的故障定位系统和方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0647309A1 (en) * 1992-06-24 1995-04-12 MASON & HANGER NATIONAL, INC. Distributed fiber optic sensing system
CN101674499A (zh) * 2008-09-12 2010-03-17 日立通讯技术株式会社 无源光网系统及其故障确定方法
CN103344314A (zh) * 2013-06-15 2013-10-09 威海北洋电气集团股份有限公司 M-z光纤振动传感系统及其断纤检测方法
CN105784101A (zh) * 2016-04-28 2016-07-20 武汉理工大学 基于光纤弱反射点阵Fizeau干涉分布式振动传感系统及方法
CN109375138A (zh) * 2018-11-06 2019-02-22 国网内蒙古东部电力有限公司电力科学研究院 一种光纤电流互感器用光路故障自诊断告警装置及方法
CN110618917A (zh) * 2019-09-03 2019-12-27 苏州浪潮智能科技有限公司 一种基于指示灯亮度检测服务器故障的方法、设备及介质
CN110808777A (zh) * 2019-11-15 2020-02-18 四川中电启明星信息技术有限公司 一种光纤通信网络的故障管控系统与方法
CN111928941A (zh) * 2020-09-09 2020-11-13 山东海富光子科技股份有限公司 一种光纤激光器的光路故障检测装置及检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
崔丽华.《基于深度学习的光网路故障预测技术研究》.《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》.2019,(第8期), *

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