[發明專利]一種分布式聲波列車輪軌檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 201810326812.3
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN108663435A
• 公開（公告）日: 2018-10-16
• 發明（設計）人: 王重陽;宋聰;邱秀分;楊付飛;王才良;譚鵬;秦捷;琚惠麟;姜娜;吳佳妮;郝景飛;徐夏;歐陽磊;楊皓
• 申請（專利權）人: 武漢光谷航天三江激光產業技術研究院有限公司
• 主分類號: G01N29/12
• 分類號: G01N29/12;G01N29/24
• 代理公司: 北京眾達德權知識產權代理有限公司 11570
• 代理人: 劉杰

本發明提供了一種分布式聲波列車輪軌檢測裝置及方法，所述裝置包括：光纜，所述光纜設置在靠近發生聲波信號的噪聲源位置，所述光纜包括：傳感光纜，所述傳感光纜由多根平行光纖芯首尾依次連接組成；接入光纜，所述接入光纜的首端與所述傳感光纜的末端連接；光發射接收模塊，所述光發射接收模塊包括：光源，所述光源通過聲光調制器向所述光纜中發射第一脈沖光信號；光接收機，所述光接收機與所述接入光纜的末端連接，探測從所述光纜多個位置反射的后向散射光，達到了提高信噪比，增強輪軌振動關系檢測中的靈敏度，進而獲取和增強輪軌振動相關時頻域信息，獲得精確檢測結果的技術效果。

技術領域

本發明涉及光學工程、光纖光學和信號處理技術領域，尤其涉及一種分布式聲波列車輪軌檢測裝置及方法。

背景技術

分布式聲波傳感系統運用的是與光時域反射儀(OTDR)類似的原理。在OTDR中，用探測單元發射的激光脈沖來探測光纜。當光脈沖在光纖中傳播時，存在于光纖中的瑞利散射光，光電探測器接收后向散射光子。此數據被用來匹配光纖的反射率。在分布式聲波傳感中，外部聲波干擾調制光纖特定位置的后向散射光。通過以高采樣率記錄瑞利信號的變化，分布式聲波傳感把光纖變成了大量分布式的拾音器或者傳感器。

但本申請發明人在實現本申請實施例中發明技術方案的過程中，發現上述技術至少存在如下技術問題：

傳統分布式傳感系統的檢測信號受到很多噪聲源的影響，而且是隨機噪聲或者是統計噪聲。在一些需要高精確度、高靈敏度的應用場景下，傳統分布式傳感系統的低信噪比會極大的降低，影響檢測結果。

發明內容

本發明實施例通過提供一種分布式聲波列車輪軌檢測裝置及方法，解決了檢測信號受噪聲源的影響，使檢測信噪比低，檢測結果不準確的技術問題，達到了提高信噪比，增強輪軌振動關系檢測中的靈敏度，進而獲取和增強輪軌振動相關時頻域信息，獲得精確檢測結果的技術效果。

鑒于上述問題，提出了本申請實施例以便提供一種分布式聲波列車輪軌檢測裝置及方法。

第一方面，本發明提供了一種分布式聲波列車輪軌檢測裝置，所述裝置包括：光纜，所述光纜設置在靠近發生聲波信號的噪聲源位置，所述光纜包括：傳感光纜，所述傳感光纜由多根平行光纖芯首尾依次連接組成；接入光纜，所述接入光纜的首端與所述傳感光纜的末端連接；光發射接收模塊，所述光發射接收模塊包括：光源，所述光源通過聲光調制器向所述光纜中發射第一脈沖光信號；光接收機，所述光接收機與所述接入光纜的末端連接，探測從所述光纜多個位置反射的后向散射光。

優選的，所述光纜的總長的數量級為100～10⁴米。

優選的，所述光源離光源最近的光纜的距離的數量級為100～10⁴米。

優選的，所述光纖芯數量為2～8芯。

第二方面，本發明提供了一種分布式聲波鐵軌檢測方法，所述方法包括：光源經高消光比的聲光調制器發射第一脈沖光信號，再經脈沖放大器放大以及濾波器抑制噪聲后進入傳感光纜中；所述脈沖放大器及探測器接收經所述傳感光纜反射回來的第二脈沖光信號；信號處理裝置處理接收到的所述第二脈沖光信號，從而獲取到所述傳感光纜上在某個位置受到輪軌作用的振動和聲波信號中所包含的時頻域信息；根據所述傳感光纜上在某個位置受到輪軌作用的振動和聲波信號中所包含的時頻域信息，對列車輪軌損壞、斷裂的位置進行檢測和定位。

優選的，所述第二脈沖光信號是每一根光纖芯在受到外界聲波信號擾動的某個位置反射回來的所述第二脈沖光信號的疊加。

優選的，所述信號處理裝置處理接收到的所述第二脈沖光信號，以檢測受到所述列車輪軌振動而產生聲波信號，從而獲取和增強列車輪軌振動相關時頻域信息。

優選的，把所述第二脈沖光信號按照周期進行同步累計的信號疊加技術進行累加，再通過滑窗累積對對累加后的信號進行預處理。