本发明专利技术涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种基于多模光纤散斑图谱的振动位移量测量系统、方法、设备及存储介质，包括：激光光源、单模导引光纤、多模传感光纤、图像传感器、数据处理模块以及夹持所述多模传感光纤的振动位移传感模块。本发明专利技术将归一化光强内积因子作为检测参量，并通过数据处理模块将其还原为外界的振动位移量，实现了通过检测光信号变化即可测量振动位移量的效果，本发明专利技术提供的测量系统不仅具有较高的检测灵敏度，而且对环境参量的抗干扰能力较强，同时本发明专利技术具有实现方法简单、计算量小、测量精度高的特点。算量小、测量精度高的特点。算量小、测量精度高的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种振动位移量测量系统、方法、设备及存储介质
[0001]本专利技术涉及光纤传感
，尤其涉及一种基于多模光纤散斑图谱的振动位移量测量系统、方法、设备及存储介质。
技术介绍
[0002]随着现代科学技术的快速发展，人类社会已经进入了高速发展的信息时代。光纤传感技术是随着光纤及通讯技术的发展而迅速发展起来的一门新兴技术。近年来，国内外对光纤传感技术的深入研究不断产生出新的技术创新点，并且在广泛的应用领域内形成了许多具有实际运用场景的科技成果。例如，采用内置的光纤传感器以及光电致动器等器件可以对多种设备或材料的机械特性、温度、电磁环境等重要影响因素实施智能监测，目前在航空航天、电力系统、高速铁路、大型桥梁、地震预测等工程
中都需要监测和反馈重要的状态数据，以支持其正常运行和控制系统，而要实现对大型设备的状态监测和智能诊断，则需要运用具有高可靠性和可灵活配置的光纤传感技术。
[0003]目前，主要的两类光纤传感技术分别是干涉型光纤传感器和光强检测型光纤传感器。干涉型光纤传感器主要是基于光纤对若干种被测物理量敏感而造成的光传播相位或偏振态变化，虽然不同形式的干涉型光纤传感器一般都具有非常高的检测灵敏度，但它们通常都需要一段参考光纤作为干涉仪的基准参考臂，这使得光纤传感器的整体系统容易受到监测环境参数扰动的影响，比如温度和振动，而要消除或者补偿这些环境因素对测量准确度的影响，光纤传感系统则需要使用额外的更为复杂精密的器件设备；光强检测型光纤传感器是通过对经光纤传输的光强变化的测量来感知外界探测物理量，虽然其对环境因素参量并不敏感，但是它对目标探测物理量的灵敏度也大为不及干涉型光纤传感器，应用方面存在一定局限性。
[0004]另外，上述两种光纤传感器一般采用单模光纤传输，这种单模光纤易脆易损坏，在实际问题中难以可靠安装，且其耐用性较差。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是提供一种基于多模光纤散斑图谱的振动位移量测量系统、方法、设备及存储介质，不仅可以具有和干涉型光线传感器相当的检测灵敏度，而且对环境参量的扰动不敏感，从而节约大量经济成本，且实现方法简单，操作方便。
[0006]为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种振动位移量测量系统、方法、设备及存储介质。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种振动位移量测量系统，所述系统包括：激光光源、单模导引光纤、多模传感光纤、图像传感器、数据处理模块以及夹持所述多模传感光纤的振动位移传感模块；
[0008]所述单模导引光纤连接于所述激光光源和所述多模传感光纤之间，用于接收所述激光光源发射的光信号，并将其导入所述多模传感光纤；
[0009]所述振动位移传感模块，用于调制所述多模传感光纤内部的光信号，得到调制信号；
[0010]所述图像传感器，用于捕捉所述调制信号，并处理所述调制信号得到光强场分布图像；
[0011]所述数据处理模块连接所述图像传感器，用于利用接收到的所述光强场分布图像计算光强内积因子，根据所述光强内积因子获取最大模间附加相位差，根据所述最大模间附加相位差得到所述多模传感光纤的形变量，根据所述形变量得到振动位移量。
[0012]在进一步的实施方案中，所述振动位移传感模块包括上下对称分布的活动隔层与固定隔层，还包括并列排布于所述活动隔层和所述固定隔层之间且相邻的第一层圆柱和第二层圆柱；
[0013]其中，所述第一层圆柱设置于所述活动隔层一侧，所述第二层圆柱设置于所述固定隔层一侧，所述第一层圆柱和所述第二层圆柱交错堆叠排布，所述第一层圆柱与所述第二层圆柱之间放置并夹持部分或全部的所述多模传感光纤。
[0014]在进一步的实施方案中，所述振动位移传感模块还包括填充在第一层圆柱空隙、第二层圆柱空隙的填充物，所述填充物需至少满足条件：在稳定各层圆柱的排列位置的同时，使所述第一层圆柱产生位移，以使所述多模传感光纤产生形变。
[0015]在进一步的实施方案中，所述活动隔层为弹性材料。
[0016]在进一步的实施方案中，所述活动隔层连接被测振动部件，当所述被测振动部件产生的外部振动信号传输至所述振动位移传感模块时，所述活动隔层通过所述第一层圆柱使所述多模传感光纤产生形变，进而对所述多模传感光纤内部的光信号进行调制。
[0017]在进一步的实施方案中，所述图像传感器包括图像采集模块以及模数转换芯片；
[0018]其中，所述图像采集模块，用于捕捉所述多模传感光纤输出的调制信号，获取光纤散斑图谱，并将所述光纤散斑图谱传输至模数转换芯片；
[0019]所述模数转换芯片，用于将所述光纤散斑图谱数字化，得到光强场分布图像。
[0020]第二方面，本专利技术提供了一种振动位移量测量方法，应用于上述所述的振动位移量测量系统，所述方法包括以下步骤：
[0021]由单模导引光纤接收激光光源发射的光信号，并将其导入多模传感光纤；
[0022]通过振动位移传感模块调制所述多模传感光纤内部的光信号，得到调制信号；
[0023]通过图像传感器捕捉所述调制信号，并处理所述调制信号得到光强场分布图像；
[0024]根据所述光强场分布图像，通过数据处理模块计算光强内积因子，并根据所述光强内积因子获取最大模间附加相位差，以及根据所述最大模间附加相位差得到所述多模传感光纤的形变量，并根据所述形变量得到振动位移量。
[0025]其中，所述通过图像传感器捕捉所述调制信号，并处理所述调制信号得到光强场分布图像，具体包括：
[0026]利用图像传感器中的图像采集模块捕捉所述多模传感光纤输出的调制信号，获取光纤散斑图谱；
[0027]利用图像传感器中的模数转换芯片将接收到的所述光纤散斑图谱数字化，得到光强场分布图像。
[0028]第三方面，本专利技术还提供了一种振动位移量测量设备，包括处理器和存储器，所述
处理器与所述存储器相连，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机程序，以使得所述振动位移量测量设备执行实现上述方法的步骤。
[0029]第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法的步骤。
[0030]本专利技术提供了一种基于多模光纤散斑图谱的振动位移量测量系统、方法、设备及存储介质，利用振动位移传感模块将位移变化转换为光信号的变化，通过检测多模传感光纤的光信号变化，实现了对被测振动部件的振动位移量的测量。与现有技术相比，本专利技术提供的测量系统将多模传感光纤的一段作为干涉臂，即通过单路径传感结构，有效降低了外界环境参量对光信号的干扰而使测量值更准确可靠，同时减少了设备成本，本专利技术可根据需求调整光纤长度，可适用于远程和复杂环境的测量。
附图说明
[0031]图1是本专利技术实施例提供的一种振动位移量测量系统结构示意图；
[0032]图2是本专利技术实施例提供的振动位移传感模块的结构示意图；
[0033本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种振动位移量测量系统，其特征在于，包括：激光光源、单模导引光纤、多模传感光纤、图像传感器、数据处理模块以及夹持所述多模传感光纤的振动位移传感模块；所述单模导引光纤连接于所述激光光源和所述多模传感光纤之间，用于接收所述激光光源发射的光信号，并将其导入所述多模传感光纤；所述振动位移传感模块，用于调制所述多模传感光纤内部的光信号，得到调制信号；所述图像传感器，用于捕捉所述调制信号，并处理所述调制信号得到光强场分布图像；所述数据处理模块连接所述图像传感器，用于利用接收到的所述光强场分布图像计算光强内积因子，根据所述光强内积因子获取最大模间附加相位差，根据所述最大模间附加相位差得到所述多模传感光纤的形变量，根据所述形变量得到振动位移量。2.如权利要求1所述的一种振动位移量测量系统，其特征在于：所述振动位移传感模块包括上下对称分布的活动隔层与固定隔层，还包括并列排布于所述活动隔层和所述固定隔层之间且相邻的第一层圆柱和第二层圆柱；其中，所述第一层圆柱设置于所述活动隔层一侧，所述第二层圆柱设置于所述固定隔层一侧，所述第一层圆柱和所述第二层圆柱交错堆叠排布，所述第一层圆柱与所述第二层圆柱之间放置并夹持部分或全部的所述多模传感光纤。3.如权利要求2所述的一种振动位移量测量系统，其特征在于：所述振动位移传感模块还包括填充在第一层圆柱空隙、第二层圆柱空隙的填充物，所述填充物需至少满足以下条件：在稳定各层圆柱的排列位置的同时，使所述第一层圆柱产生位移，以使所述多模传感光纤产生形变。4.如权利要求2所述的一种振动位移量测量系统，其特征在于：所述活动隔层为弹性材料。5.如权利要求2所述的一种振动位移量测量系统，其特征在于：所述活动隔层连接被测振动部件，当所述被测振动部件产生的外部振动信号传输至所述振动位移传感模块时，所述活动隔层通过所述第一层圆柱使所述多模传感光纤产生...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴启仁，刘淑军，吕鹏远，吴仲平，胡德芳，刘宇，侯帅，冯宾，朱闻博，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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