[发明专利]一种光纤激光器健康监测方法

权利要求书

1.一种光纤激光器健康监测方法，包括步骤如下：

(1)制作数据实测数据集：

确定光纤激光器所有可能的故障状态及可监测物理量，对实物系统设置不同的工作模式进行数据采集，并根据不同工作模式生成一一对应标签向量，制作数据实测数据集；

(2)制作数据数字仿真模型：

根据采集的光纤激光器数据实测数据集，确定光纤激光器在正常工作模式和不同故障工作模式下各监测物理量的关系，对各监测物理量的时序数据进行修正，建立修正后的数据数字仿真模型；

(3)当光纤激光器运行时，采集实时物理量数据，将实时物理量数据带入已经建立的数据数字仿真模型中，利用数学指标进行度量，获得实时物理量数据与数据数字仿真模型的匹配程度；当实时物理量数据与健康模型匹配程度最高，判定光纤激光器运行正常；当实时物理量数据与故障模型匹配程度最高，判定光纤激光器运行异常，产生异常数据的器件发生故障。

2.根据权利要求1所述的光纤激光器健康监测方法，其特征在于，步骤(1)中制作数据实测数据集过程，包括：

(i)确定表征光纤激光器不同工作状态的各物理监测量采集对硬件资源的要求；

(ii)在不同位置放置不同的传感器，作为各物理监测量采集装置；

(iii)针对每个传感器，搭建适配采集电路，并配置适配采集程序；

(iv)采集数据实测数据集，并根据实测数据集确定不同工作模式下各物理量的内部关系。

3.根据权利要求1所述的光纤激光器健康监测方法，其特征在于，步骤(1)中故障状态包括：激光器内部温度异常、输出功率异常或电路故障。

4.根据权利要求1所述的光纤激光器健康监测方法，其特征在于，步骤(1)中可监测物理量包括：环境温度、环境湿度、泵浦源温度、驱动电流、驱动电压、振荡器功率和冷却水流量。

5.根据权利要求4所述的光纤激光器健康监测方法，其特征在于，步骤(1)中数据采集过程采用硬件与相应算法相结合；

优选的，环境温度、环境湿度采集由环境参数采集模块、微处理器模块、控制输出模块和电源模块组成；环境参数采集模块，用于通过一个或一个以上的传感器采集当前环境温度或湿度，以生成一个或一个以上的采集物理量；微处理器模块，用于对一个或一个以上的采集物理量行分析，以判断传感器是否出现异常，并生成相应的控制指令；控制输出模块，与微处理器模块相连，用于根据微处理器模块的控制指令产生驱动信号；电源模块，用于为环境参数采集模块、控制输出模块和微处理器模块供电；驱动电流、驱动电压采集过程是通过串联电阻转换为电流信号、并联电阻转换为电压信号的方式进行测量，并通过运放将采集的微小电压、电流信号转换为微处理器能够处理的电压信号范围；振荡器功率采集过程是通过分光镜、功率计进行采集，功率计返回功率数据至上位机，通过上位机记录与分析；冷却水流量通过流量计采集。

6.根据权利要求1所述的光纤激光器健康监测方法，其特征在于，步骤(2)中制作数据数字仿真模型过程，包括：

(i)根据激光器可能出现的异常工作状态及反映其变化的相应物理量，确定光纤激光器所有可能的故障状态及可监测物理量，并确定各类故障状态产生的机理；

(ii)根据产生的机理，配置每个物理量的健康与故障模型程序；

(iii)生成健康与故障仿真数据，并根据不同的工作模式生成一一对应的健康与故障标签向量。

7.根据权利要求1所述的光纤激光器健康监测方法，其特征在于，步骤(2)中对各监测物理量的时序数据进行修正的方法为直线拟合、多项式拟合或指数拟合；

优选的，步骤(3)中数学指标为标准差、精度或代价曲线。