[发明专利]一种分布式声波列车轮轨检测装置及方法

说明书

本发明提供了一种分布式声波列车轮轨检测装置及方法，所述装置包括：光缆，所述光缆设置在靠近发生声波信号的噪声源位置，所述光缆包括：传感光缆，所述传感光缆由多根平行光纤芯首尾依次连接组成；接入光缆，所述接入光缆的首端与所述传感光缆的末端连接；光发射接收模块，所述光发射接收模块包括：光源，所述光源通过声光调制器向所述光缆中发射第一脉冲光信号；光接收机，所述光接收机与所述接入光缆的末端连接，探测从所述光缆多个位置反射的后向散射光，达到了提高信噪比，增强轮轨振动关系检测中的灵敏度，进而获取和增强轮轨振动相关时频域信息，获得精确检测结果的技术效果。

技术领域

本发明涉及光学工程、光纤光学和信号处理技术领域，尤其涉及一种分布式声波列车轮轨检测装置及方法。

背景技术

分布式声波传感系统运用的是与光时域反射仪(OTDR)类似的原理。在OTDR中，用探测单元发射的激光脉冲来探测光缆。当光脉冲在光纤中传播时，存在于光纤中的瑞利散射光，光电探测器接收后向散射光子。此数据被用来匹配光纤的反射率。在分布式声波传感中，外部声波干扰调制光纤特定位置的后向散射光。通过以高采样率记录瑞利信号的变化，分布式声波传感把光纤变成了大量分布式的拾音器或者传感器。

但本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题：

传统分布式传感系统的检测信号受到很多噪声源的影响，而且是随机噪声或者是统计噪声。在一些需要高精确度、高灵敏度的应用场景下，传统分布式传感系统的低信噪比会极大的降低，影响检测结果。

发明内容

本发明实施例通过提供一种分布式声波列车轮轨检测装置及方法，解决了检测信号受噪声源的影响，使检测信噪比低，检测结果不准确的技术问题，达到了提高信噪比，增强轮轨振动关系检测中的灵敏度，进而获取和增强轮轨振动相关时频域信息，获得精确检测结果的技术效果。

鉴于上述问题，提出了本申请实施例以便提供一种分布式声波列车轮轨检测装置及方法。

第一方面，本发明提供了一种分布式声波列车轮轨检测装置，所述装置包括：光缆，所述光缆设置在靠近发生声波信号的噪声源位置，所述光缆包括：传感光缆，所述传感光缆由多根平行光纤芯首尾依次连接组成；接入光缆，所述接入光缆的首端与所述传感光缆的末端连接；光发射接收模块，所述光发射接收模块包括：光源，所述光源通过声光调制器向所述光缆中发射第一脉冲光信号；光接收机，所述光接收机与所述接入光缆的末端连接，探测从所述光缆多个位置反射的后向散射光。

优选的，所述光缆的总长的数量级为100～10⁴米。

优选的，所述光源离光源最近的光缆的距离的数量级为100～10⁴米。

优选的，所述光纤芯数量为2～8芯。

第二方面，本发明提供了一种分布式声波铁轨检测方法，所述方法包括：光源经高消光比的声光调制器发射第一脉冲光信号，再经脉冲放大器放大以及滤波器抑制噪声后进入传感光缆中；所述脉冲放大器及探测器接收经所述传感光缆反射回来的第二脉冲光信号；信号处理装置处理接收到的所述第二脉冲光信号，从而获取到所述传感光缆上在某个位置受到轮轨作用的振动和声波信号中所包含的时频域信息；根据所述传感光缆上在某个位置受到轮轨作用的振动和声波信号中所包含的时频域信息，对列车轮轨损坏、断裂的位置进行检测和定位。

优选的，所述第二脉冲光信号是每一根光纤芯在受到外界声波信号扰动的某个位置反射回来的所述第二脉冲光信号的叠加。

优选的，所述信号处理装置处理接收到的所述第二脉冲光信号，以检测受到所述列车轮轨振动而产生声波信号，从而获取和增强列车轮轨振动相关时频域信息。

优选的，把所述第二脉冲光信号按照周期进行同步累计的信号叠加技术进行累加，再通过滑窗累积对对累加后的信号进行预处理。