[发明专利]基于光纤光栅传感的液压管路实时在线监测与故障诊断系统

摘要

本发明公开一种基于光纤光栅传感的液压管路实时在线监测与故障诊断系统包括：光纤光栅传感网路，包括安装于液压管路上的多个光纤光栅传感器；采集设备，通过传感光纤与多个光纤光栅传感器连接，采集光纤光栅传感器上的传感数据；上位机软件系统，包括通信模块、缓存模块、存储模块、实时监测模块、信号处理模块、故障诊断模块及历史数据模块。本发明采用分布式光纤光栅传感技术，实现对管路运行状态的多参数、多场监测，并将图像处理技术引入故障诊断中，同时考虑时间和空间维度，在二维图像信号上实现管路松动故障的实时在线诊断。

主权项

1.一种基于光纤光栅传感的液压管路实时在线监测与故障诊断系统，其特征在于，包括：光纤光栅传感网路，包括安装于液压管路上的多个光纤光栅传感器；采集设备，通过传感光纤与多个光纤光栅传感器连接，采集光纤光栅传感器上的传感数据；上位机软件系统，包括通信模块、缓存模块、存储模块、实时监测模块、信号处理模块、故障诊断模块及历史数据模块；所述通信模块与所述采集设备之间通过局域网连接，接收所述采集设备采集的实时监测数据；所述缓存模块，与所述通信模块连接，缓存所述实时监测数据；所述存储模块，与所述缓存模块连接，用于存储所述实时监测数据；所述实时监测模块，与所述缓存模块连接，用于从缓存模块中获取实时监测数据并实时显示所选监测点的应变响应、温度以及加速度信号的变化情况；所述信号处理模块，与所述缓存模块连接，用于从缓存模块中获取实时监测数据并进行处理和分析，分别从时域、频域及非线性信号处理方面对监测信号进行处理、分析、显示，并进行故障特征提取，结合分布式光栅传感技术，实时显示对应于液压管路结构的特征值分布；所述故障诊断模块，用于结合支持向量机在图像分类上的应用和分布式光栅传感技术，同时考虑监测信号在时间和空间维度上的分布，将信号转化为图像进行处理；同时，结合信号自然态相位在时间上连续的线性特性，以自然态相位作为图像在时间维度上的信号，具体流程如下：(1)对于一个光纤光栅传感器，取长度为k个采样点的信号s(t)，根据希尔伯特变换计算信号瞬时相位IP(t)：其中H[s(t)]表示其希尔伯特变换，对瞬时相位进行解卷绕将其转换为自然态相位；(2)对多个光纤光栅应变传感器信号进行上述处理，并按其沿液压管路的分布顺序，生成多个二维样本图像，作为样本集；(3)令k＝2000、1000、500,……，并根据实际情况调整增量大小，分别用支持向量机分类方法进行训练、测试，确定使分类准确率最高的k值，记作K；(4)将k＝K的样本集作为训练集存储进文本，进行实时在线故障诊断时读入系统，对实时采集的数据按步骤(1)和(2)进行在线处理生成测试样本，实现管路故障实时在线诊断，并将诊断结果呈现给用户；所述历史数据模块，用于从缓存模块中获取数据并存储，方便进行离线数据分析，随时查看液压管路在过去某时间段内的运行状态数据。