[发明专利]一种光纤动态疲劳测试设备和测试信号处理方法

说明书

本发明公开了一种光纤动态疲劳测试设备和测试信号处理方法，测试设备包括压槽、声发射传感器、信号转换电路、数字信号处理设备，步进电机位移台，声发射传感器将振动信号转换为电压信号；信号转换电路将声发射传感器输出的电压信号进行模数转换，并将转换后的数字量输出；数字信号处理设备接收数字量，将数字量对应的时域信号转换到频域进行分析，并由该数字信号处理设备输出驱动脉冲信号，控制步进电机转动。通过本发明光纤动态疲劳测试设备和测试信号处理方法提升了测试系统的抗干扰能力，并且提高了光纤断裂应力计算的准确度。

技术领域

本发明属于光纤断裂检测技术领域，尤其涉及一种光纤动态疲劳测试设备和测试信号处理方法。

背景技术

光纤是现代高速通信系统的主要传输介质，其性能优劣直接关系到通信质量的好坏。光纤的一个重要性能是使用寿命，这一性能通过动态疲劳参数进行表征。所谓动态疲劳是指通过一个恒定位移速率的夹板给光纤施加应力，测量光纤断裂时的断裂应力和时间，求出动态韦伯参数和动态疲劳因子，进而预测光纤的寿命。在上述测试过程中，需要及时准确地检测光纤断裂时的信号，并从中提取有用的信息，因此需要一种装置对光纤断裂的过程进行监测，并对断裂时的信号进行采集和分析。

实际测试中，由于相应国际标准要求的夹板位移速率最低达到了1um/s，最高达到了1000um/s,且有±10％的精度要求，以及光纤断裂时的音频信号是一个极为微弱的超声信号，这就使得光纤动态疲劳测试系统的设计和实现具有一定的技术难度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种光纤动态疲劳测试设备和测试信号处理方法，提高了光纤断裂应力计算的准确度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：首先提供一种光纤动态疲劳测试设备，包括压槽、声发射传感器、信号转换电路、数字信号处理设备、步进电机位移台，声发射传感器将振动信号转换为电压信号；信号转换电路将声发射传感器输出的电压信号进行模数转换，并将转换后的数字量输出；数字信号处理设备接收数字量，将数字量对应的时域信号转换到频域进行分析，并由该数字信号处理设备输出驱动脉冲信号，控制步进电机转动。

按上述技术方案，步进电机位移台与压槽连接，通过脉冲信号控制产生位移。

按上述技术方案，还包括活动压槽，设置在压槽上方，与压槽配合调整光纤的弯曲半径。

按上述技术方案，声发射传感器为中低频声发射传感器。

按上述技术方案，所述压槽为金属压槽，活动压槽为金属活动压槽。

本发明还提供一种光纤动态疲劳测试信号处理方法，该方法包括以下步骤，步骤一，声发射传感器将振动信号转换为电压信号；步骤二，信号转换电路将声发射传感器输出的电压信号进行模数转换，并将转换后的数字量输出；步骤三，数字信号处理设备接收数字量，将数字量对应的时域信号转换到频域进行分析，并由该数字信号处理设备输出驱动脉冲信号，控制步进电机转动。

按上述技术方案，所述步骤三具体包括，对控制脉冲信号和数字信号的频域处理进行独立进程控制和计时，对信号进行快速傅里叶变换(FFT)，并对FFT的耗时进行控制；对快速傅里叶变换之后的结果进行频域分析，仅响应符合光纤断裂频域特征的幅频信号，计算光纤断裂时的断裂应力。

按上述技术方案，所述对控制脉冲信号和数字信号的频域处理进行独立进程控制和计时具体包括，数字信号处理设备在内部通过两个各自独立的进程控制脉冲信号的产生(记为进程A)和数字信号的频域处理(记为进程B)，当光纤发生断裂时，进程A发出控制脉冲的间隔为T1，进程B将信号处理完毕并判定为一次光纤断裂事件的耗时为T2。

按上述技术方案，所述对信号进行快速傅里叶变换(FFT)，并对FFT的耗时进行控制具体包括，在采样点数和采样频率固定的情况下，数字信号处理设备采用多级流水线使得T2为一定值。