基于制造技术

本发明专利技术公开了一种基于

【技术实现步骤摘要】
基于HHT共振峰
‑
互相关系数的破袋检测装置及方法


[0001]本专利技术涉及光纤技术应用领域，尤其涉及一种基于
HHT
共振峰
‑
互相关系数的破袋检测装置及方法
。

技术介绍

[0002]我国有着大量的水泥厂
、
冶炼厂
、
燃煤发电厂等
。
这些行业在生产过程中会产生大量带有粉尘颗粒的工业尾气，这些尾气如果直接排放到大气中去，会造成严重的大气污染，因此必须对其进行除尘过滤处理
。
[0003]除尘过滤处理常用的方法是安装袋式除尘器，其主要作用是利用滤袋对带粉尘颗粒的尾气进行过滤，实现尾气的清洁排放
。
当带有粉尘颗粒的工业尾气进入袋式除尘器后，由于滤袋是由半渗透性材料制作而成，它可以让空气顺利通过滤袋，而粉尘颗粒由于其尺寸太大，不能通过滤袋，这样就实现了对带粉尘颗粒尾气的干净过滤作用
。
但是滤袋使用一段时间后，会出现破损，一台商用袋式除尘器，其内部往往有成千上万条滤袋，一旦滤袋破损而没有被及时发现，则其它滤袋的使用寿命会急速加速缩短，滤袋出现崩塌式破损，从而导致严重的大气粉尘污染和除尘设备的严重损坏，企业被迫停产
。
[0004]目前行业普遍通过荧光辅助标记，让工人进入除尘器内部进行人工检查的方法找出破损滤袋
。
但这种方法操作时间长，成本昂贵，效率低下，达不到环保要求与经济效益平衡，且无法实现对滤袋破损状况进行实时监测与定位
。
[0005]为了解决这一难题，公开号为“CN107024327A”的中国专利公开了一种布袋除尘系统智能漏袋定位检测装置及方法，该装置采用分布式传感系统可对袋式除尘器破损滤袋进行实时检测与定位，但用户反馈认为该系统被对器件技术指标要求较高，结构复杂，成本较高，其检测方法对于脉冲清灰式袋式除尘器不一定适用
。
脉冲清灰式袋式除尘器其在工作时，每隔一段时间，每个滤袋正上方的高压脉冲气流喷射装置会反向向滤袋喷射高压脉冲气流以清除粘附在滤袋外表面上的粉尘颗粒，而瑞利后向散射信号非常微弱，高压脉冲气流很容易覆盖有用的瑞利后向散射信号，造成信号处理过程较复杂，该专利技术对脉冲清灰式袋式除尘器的破损滤袋检测与识别需要得到进一步验证
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于
HHT
共振峰
‑
互相关系数的分布式光纤袋式除尘器破袋检测装置方法，以解决目前采用分布式传感技术方案不足的问题，如装置成本过高，信号处理方法较为复杂，特别是解决被除尘环保行业广泛采用的脉冲清灰式袋式除尘器的破损滤袋实时检测识别与定位问题
。
[0007]本专利技术的第一方面，提供了一种分布式光纤袋式除尘器破袋检测装置，包括激光器
、
光纤耦合器
、
光电探测模块
、
双通道数据采集模块
、
信号处理与分析模块；
[0008]激光光源发出的光经过第一光纤耦合器后分成等功率的两束光，其中：
[0009]一束光通过第二光纤耦合器进入
MZI
，并沿顺时针方向传输，在第四光纤耦合器处形成干涉信号，该干涉信号经过第四光纤耦合器
、
引导光纤
、
第三光纤耦合器输出到第二光电探测器模块；
[0010]另一束光通过第三光纤耦合器沿引导光纤逆时针方向传输，经过第四光纤耦合器进入
MZI
，在第二光纤耦合器处形成干涉信号，干涉信号通过第二光纤耦合器输出到第一光电探测器模块；
[0011]所述第一光电探测器模块
、
第二光电探测器模块通过双通道数据采集模块与信号处理与分析模块连接，由信号处理与分析模块获得破袋信息；
[0012]所述
MZI
用于对脉冲清灰式袋式除尘器滤袋内气流信号进行检测
。
[0013]本专利技术的第二方面，提供了一种分布式光纤袋式除尘器破袋检测方法，包括如下步骤：
[0014]步骤1：将采集到的原始数字信号进行预处理后，按照一定的时间间隔进行分段组成数据样本集；
[0015]步骤2：采用
EMD
经验模态分解算法将数据样本集中每个样本进行自适应分解，获得
EMD
分量；
[0016]步骤3：提取
EMD
分量
IMF1
和分量
IMF2
，计算两分量各自与原样本之间的互相关系数
P1和
P2；
[0017]步骤4：计算
EMD
分量
IMF2
的
HHT
共振峰，获得该分量的共振峰
F2；
[0018]步骤5：将
P1、P2和
F2组合构成一个信号样本的三维特征参量；
[0019]将每个信号样本的三维特征参量组合构成滤袋光纤振动信号特征参量集；
[0020]步骤6：将特征参量集导入
BP
神经识别网络进行检测识别，若检测判定滤袋无破损，则继续实时检测；若检测判定滤袋有破损，通过
Sagnac
光纤环对破损滤袋进行定位
。
[0021]本专利技术的第三方面，提供了一种分布式光纤袋式除尘器破袋检测设备，包括：存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现上述分布式光纤袋式除尘器破袋检测方法
。
[0022]本专利技术的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行上述分布式光纤袋式除尘器破袋检测方法
。
[0023]本专利技术公开的装置与识别定位方法可对袋式除尘破损滤袋进行实时在线与定位，与现有技术相比，该装置具有成本低，结构简单，高可靠性
、
高灵敏度
、
检测识别准确度高等特点；而且其识别定位方法具有通用性，不仅可用于脉冲清灰式袋式除尘器，也可用于一般的袋式除尘器
。
附图说明
[0024]图1为本专利技术装置结构示意图
。
[0025]图2为本专利技术装置测试的脉冲清灰式袋式除尘器滤袋结构图
。
[0026]图3为本专利技术装置对脉冲清灰式袋式除尘器破损滤袋检测识别与定位方法流程图
。
[0027]图4为本专利技术装置对脉冲清灰式袋式除尘器破损滤袋
BP
神经识别网络拓扑结构图
。
[0028]图5为本专利技术装置无脉冲清灰工作模式下，采用本专利技术特征提取算法时，该袋式除尘器破损滤袋与好袋的特征差异对比图
。
[0029]图6为本专利技术装置脉冲清灰工作模式下，采用本专利技术特征提取算法时，该袋式除尘器破损滤袋与好袋的特征差异对比图...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
分布式光纤袋式除尘器破袋检测装置，其特征在于，包括激光器
、
光纤耦合器
、
光电探测模块
、
双通道数据采集模块
、
信号处理与分析模块；激光光源发出的光经过第一光纤耦合器后分成等功率的两束光，其中：一束光通过第二光纤耦合器进入
MZI
，并沿顺时针方向传输，在第四光纤耦合器处形成干涉信号，该干涉信号经过第四光纤耦合器
、
引导光纤
、
第三光纤耦合器输出到第二光电探测器模块；另一束光通过第三光纤耦合器沿引导光纤逆时针方向传输，经过第四光纤耦合器进入
MZI
，在第二光纤耦合器处形成干涉信号，干涉信号通过第二光纤耦合器输出到第一光电探测器模块；所述第一光电探测器模块
、
第二光电探测器模块通过双通道数据采集模块与信号处理与分析模块连接，由信号处理与分析模块获得破袋信息；所述
MZI
用于对脉冲清灰式袋式除尘器滤袋内气流信号进行检测
。2.
根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述
MZI
的信号臂采用多根信号臂光纤以并联的方式，按照滤袋阵列的列顺序布置在滤袋内部，光纤接口扫描开关用于持续地扫描各个光纤链路；或，采用一根信号臂光纤以串联的方式将各个滤袋串联起来
。3.
根据权利要求1所述的装置，其特征在于：用于传感和传输的光纤采用无铠装单模振动光纤，包括信号臂
、
参考臂和引导光纤
。4.
根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于：激光光源为窄线宽激光器，线宽
<50KHz
，工作波长为
1550nm。5.
分布式光...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘旭安，焦铮，胡新广，蒋峰建，庞宛文，黄志永，
申请(专利权)人：黄山学院，
类型：发明
国别省市：