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专利号: 2023112554267
申请人: 三峡大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多阵列音频信号探测光缆的方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤一,构建探测模型:在光缆线布置的区域M*M内建立平面直角坐标系,光缆线沿 轴方向布置,在该区域内布置音频振动信号发射器和多阵列的音频信号接收器,音频振动信号发射器的位置跟随每个音频信号接收器位置进行调整,多阵列的音频信号接收器在 轴方向和 轴方向分别布置,采用音频振动信号发射器发送音频信号,该信号与光缆共振产生共振频率,然后通过音频信号接收器接收并分析信号,以进行光缆位置探测;

步骤二,在步骤一坐标系内选定四个点位,分别定义为A,B,C,D,记录每个点位的坐标,为A点坐标为 ,B点坐标为 , C点坐标为 ,D点坐标为 ,音频振动信号发射器 坐标为 ;多阵列的音频信号接收器A的点位分别记为A1、A2、A3、A4……An,n为音频信号接收器A的数量,且n为正整数;

步骤三,开始测试:开启音频振动信号发射器E发送信号,多阵列的音频信号接收器分别记录并保存音频信号;具体为:S31,逐次调整音频振动信号发射器E的位置,使之与音频信号接收器An逐一对应,保存音频信号;S32,重复步骤S31,直至所有音频信号接收器A均逐一完成测试,并分别统计保存音频信号;

步骤四,对步骤三保存的音频信号进行时域和频域分析,确定两台音频信号接收器距离光缆位置最近,记录两者点位,标记为 和 ,k和j为正整数,且均小于等于n,k不等于j;

步骤五,在 和 的中心点选取一个新点位,记为m点,在m处设置一台音频信号接收器,m点位在 轴方向的坐标是 ,在y轴方向的坐标是 ,然后再次进行测试,记录该点位m与 和 点位的共振频率处的信号强度 ;

步骤六,对步骤五中的测试结果数据进行降噪和滤波处理,再进行傅里叶变换以得到其时域图和频谱图;

步骤七,根据步骤六得到的结果分析m点、 点和 点在共振频率处的信号强度P,确定光缆线所在的位置,规则如下:定义m点的信号强度为 , 点的信号强度为 , 点的信号强度为 ;

a. 如果   且  ,则表明光缆在 点位附近

b. 如果   且  ,则表明光缆在 点位附近

c. 如果   且  ,则表明光缆在m点位附近;

步骤八,判断m点与 点之间的距离 与勘测制定的阈值H之间的关系;

若 ,表明光缆就在点位m位置处,若 ,则重复上述步

骤二至步骤七;

步骤九,重复步骤一至八,分别在x轴方向与y轴方向多次测验,记录光缆点位,最后将各个点位进行连线即可得到整个光缆的位置路径。

2.根据权利要求1所述的基于多阵列音频信号探测光缆的方法,其特征在于,所述共振频率的计算公式 :     (1)

其中,K为系数,ρ为光缆密度,EI为光缆抗弯刚度,K、ρ和EI均为常数,R为光缆半径,l为光纤的振动长度。

3.根据权利要求1所述的基于多阵列音频信号探测光缆的方法,其特征在于,步骤六中,傅里叶变换的公式如下:      (2)

其中,h为虚数单位, 表示一段连续的音频信号的振幅随时间x变化的函数,表示光缆共振频率,dx表示微分单元,表示x的无穷小变化。