[发明专利]一种基于线性分段随机共振的光纤分布式胶带机故障信号提取方法

说明书

本发明公开了一种基于分段线性随机共振的光纤分布式胶带机故障信号提取方法，所述方法包括采集声传感系统发射脉冲并获取光纤长度的声振信号S(p,q)；所述声振信号S(p,q)按照光纤沿线长度分段S(p,i)使用分段线性随机共振方法进行信号提取并记录存在故障段数；输出光纤长度存在故障报警段数。本发明能够很好地解决分布式光纤声传感系统在强背景噪声环境中微弱故障特征信号提取的难题，能够在低信噪比的原始声振信号中检测出光纤沿线全部存在故障段数并实时定位报警，分段线性随机共振的提取方法保证了系统输出的实时性，可实现分布式光纤声传感系统对多点故障的实时判别和定位。

技术领域

本发明涉及信号源监测领域，尤其涉及一种基于分段线性随机共振的光纤 分布式胶带机故障信号提取方法。

背景技术

决定冶金和煤矿行业持续高效生产的关键技术是保障技术路线中各个环节 尽可能的有效运行。原料输送胶带机以输送能力大、输送距离长、结构简单、 维护方便、通用性强等优点，成为散装材料运输中的首选设备。但是原料输送 胶带机操作、维护作业具有极大风险，且一个简单的故障或者某一小部分出现 异常警报，都会引起后续工作暂停甚至瘫痪等问题。修复某些故障可能需要很 长时间，需要工作人员在故障诊断、确保安全、首次操作决策、拆解、材料运 输、维修和装配等领域进行大量参与。然而，胶带机托辊早期故障特征信号微 弱、设备运行环境恶劣、背景噪声强等因素导致监测系统无法检测到这些故障。因此，强背景噪声条件下原料输送胶带机的托辊故障、胶带撕裂等诊断与运行 趋势预测尤为必要。

原料输送胶带机的实时早期故障监测的传统手段是采用点式的电学加速度 或振动传感器，但是由于原料输送胶带机传输距离长，现场工况环境恶劣，传 统的点式电学传感器往往无法实现长距离连续监测和故障的精准定位。相比于 传统点式电学传感器，基于相敏型光时域反射仪的分布式光纤声传感系统在原 料输送胶带机的故障监测定位应用领域具有长距离分布式检测，环境适应性强 等突出优势，但是由于监测现场背景噪声强等因素的影响，使得常规的信号时 频分析方法无法实现对故障信息的有效检测和准确定位。

发明内容

本发明的一种基于线性分段随机共振的光纤分布式胶带机故障信号提取方 法，旨在通过线性分段随机共振保证处理分布式光纤声传感系统采集的多通道 声信息处理的实时性，同时对环境噪声进行抑制和对目标信号进行识别，解决 基于分布式光纤声波传感系统中无法有效提取强背景噪声下皮带机轴承早期损 伤振动信号中的故障特征频率，难以对皮带机轴承早期损伤状态进行及时诊断 和实时定位问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种基于线性分段随机共振的光纤分布式胶带机故障信号提取方法，包括 信号源、分布式光纤声传感器和传感光纤，所述方法包括以下步骤：

步骤s1：分布式光纤声传感器对所述传感光纤发射探测光脉冲，分布式光 纤声传感器对所述传感光纤沿线的声振信息进行实时定量监测，并获取原始声 振信号S(p,q)，其中p为获取脉冲个数，q为光纤沿线声振信号获取段数；

步骤s2：对步骤s1获取的原始声振信号S(p,q)按照光纤沿线长度分段S(p, i)进行分段线性随机共振处理，并记录存在故障段数，所述i为正整数且i小 于q；

步骤s3：输出步骤s2记录的存在故障全部段数，并实时判别和定位

通过采用上述技术方案，从强背景噪声环境中采集声传感系统发射脉冲并 获取光纤长度的声振信号，通过使用分段线性随机共振方法处理所获取的声振 信号并对存在故障全部段数实时报警，解决了强背景噪声环境中的微弱故障特 征信号提取难题，能够在低信噪比的原始声振信号中检测出光纤沿线全部存在 故障段数并实时定位报警，实现基于分布式光纤声传感对多点故障的实时判别 和定位。

在进一步的实施例中，所述步骤s2包括以下步骤：对所述步骤s1获取的 原始声振信号S(p,q)按照光纤沿线长度分段S(m,i)进行分段线性随机共振处 理，并记录存在故障全部段数，所述m代表时间尺度；