一种分布式声光纤的设备故障定位系统的制作方法

本发明涉及设备故障定位领域，尤其涉及一种分布式声光纤的设备故障定位系统。

背景技术：

1、分布式光纤声波传感(das)系统主要由高相干性脉冲激光源、光信号放大/解调器、单模光纤和数据处理分析装置组成，其系统结构如图1所示。相干光脉冲进入光纤后，外界声波信号导致光纤内后向瑞利散射光的相位发生变化，这一变化由光探测器进行记录和解调，从而得到声源的相关信息。

2、不同于传统的常规点式传感，das系统中整条光纤均能够作为传感元件，这使得其能够在极大的传感覆盖区域内采集微振信号。此外，由于系统中激励光脉冲在光纤中产生的后向瑞利散射能够在信号放大/解调器中得到实时的采集和分析，因此，系统整体同样适用于对动态物理量的变化情况进行实时监测。作为整个das系统核心组件的数据处理分析装置，其主要作用是能够对光纤沿线探测到的数千个声信号进行并行、实时的去噪、定位、识别和分类处理。

3、由于传感光纤不涉及任何有源电信号，因此其具备良好的抗电磁辐射干扰和抗射频干扰能力，不会受到现场光线和极端天气的影响，能够实现对覆盖区域长期稳定的监测。此外，由于扰动通过不同距离会存在时差，因此，在传感光纤不同距离位置处产生的扰动之间不会产生相互的混叠现象，这也便于系统对扰动源的具体位置实现准确定位。

4、空间分辨率是指传感光纤在布设位置上有效分辨的最小距离，它能够表征das系统对于某特定目标事件的定位精度，也是衡量其系统性能的主要参数之一。一般来说，空间分辨率主要受激励光脉冲宽度影响，且应为脉冲宽度的一半。例如，50ns脉冲给出5m分辨率是典型值。

5、但是在实际应用中，如果需要测试两个相邻的设备，比如间隔小于1米或者0.5m的两个阀门的声发射故障检测，通常的做法是将做一个多圈环绕的光纤环，其长度大于5米，这样就可以测试两个阀门。但是存在的问题是，das中的传感光纤是一个连续的传感光纤，这个长达5米的光纤环，本身也是传感光纤，因此，很难真正区分故障的声音信号来自哪个阀门。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决短距离内设备故障定位并不准确的技术问题，从而提出一种分布式声光纤的设备故障定位系统，系统包括：

2、分布式光纤声发射主机和声屏蔽延时光纤盒；

3、分布式光纤声发射主机与多台待检测设备之间通过光纤连接；

4、距离小于预设值l的多台待检测设备之间，一端通过标准光纤接口，另一端通过标准光纤法兰，与对应的声屏蔽延时光纤盒电性连接。

5、本发明提供的有益效果是：

6、1)突破短距离定位限制：传统的光纤声发射传感器在短距离内(如1米或更短)进行设备故障定位时面临巨大挑战，由于多种物理限制(如nyquist采样定理、信号带宽和模数转换频率)，提高空间分辨率变得困难且成本高昂。该发明通过声屏障延时光纤盒的设计，有效地解决了这一难题，实现了短距离内准确的设备故障定位。

7、2)声屏障设计：该发明采用了独特的声屏障设计，这种设计可以有效地隔离和延长声音信号在光纤中的传播。通过减少环境噪音和信号干扰，提高了系统的信噪比，从而增强了系统对近距离声发射事件的感知能力。

8、3)提高系统性能和可靠性：通过采用声屏障延时光纤盒，该发明不仅提高了系统的空间分辨率和定位精度，还增强了系统在复杂环境下的稳定性和可靠性。这使得系统能够更好地适应各种实际应用场景，提高了其整体性能。

9、4)成本效益高：与传统的解决方案相比，该发明采用的系统更加经济高效。通过优化系统设计和降低制造成本，该发明为工业界提供了一种更具竞争力的解决方案，有助于推动分布式光纤声发射传感器技术的广泛应用。

技术特征：

1.一种分布式声光纤的设备故障定位系统，其特征在于：包括：

2.如权利要求1所述的一种分布式声光纤的设备故障定位系统，其特征在于：所述分布式光纤声发射主机包括：激光器、耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器、平衡探测器、数据采集卡和计算机或服务器。

3.如权利要求2所述的一种分布式声光纤的设备故障定位系统，其特征在于：所述耦合器包括第一耦合器和第二耦合器。

4.如权利要求3所述的一种分布式声光纤的设备故障定位系统，其特征在于：激光器与所述第一耦合器电性连接；第一耦合器与第二耦合器、声光调制器电性连接。

5.如权利要求4所述的一种分布式声光纤的设备故障定位系统，其特征在于：声光调制器与掺铒光纤放大器电性连接；掺铒光纤放大器一方面与第二耦合器电性连接，另一方面通过光纤与多台待检测设备电性连接。

6.如权利要求5所述的一种分布式声光纤的设备故障定位系统，其特征在于：所述第二耦合器与平衡探测器电性连接；平衡探测器通过数据采集卡与计算机或服务器电性连接。

7.如权利要求1所述的一种分布式声光纤的设备故障定位系统，其特征在于：所述声屏蔽延时光纤盒外壳采用金属或者工程塑料，内部采用双层结构，双层之间填充吸音材料。

8.如权利要求1所述的一种分布式声光纤的设备故障定位系统，其特征在于：所述预设值l小于5m。

技术总结
本发明涉及设备故障定位领域，公开了一种分布式声光纤的设备故障定位系统，系统包括：分布式光纤声发射主机和声屏蔽延时光纤盒；分布式光纤声发射主机与多台待检测设备之间通过光纤连接；距离小于预设值L的多台待检测设备之间，一端通过标准光纤接口，另一端通过标准光纤法兰，与对应的声屏蔽延时光纤盒电性连接。本发明有益效果是：通过声屏障延时光纤盒的设计，有效地解决了短距离内准确的设备故障定位的技术难题。

技术研发人员：刘敏
受保护的技术使用者：安徽中科昊音智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13