【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及管道裂缝类型检测，尤其涉及一种基于光纤fp腔传感器的管道裂缝类型检测系统及方法。
技术介绍
1、管道运输是五大运输方式之一，然而，管道泄漏、管道被挖所导致的管道爆炸事件时有发生。管道泄漏的原因包括环境腐蚀、材料老化引起的破裂、及内部压力导致的断裂等。裂缝检测主要有图像检测、超声探伤、及漏磁检测等方式。
2、对于腐蚀造成的结构损伤，可以采用无人机加机器视觉的图像检测方式经行判断。此方法判断速度快，但该检测方式不仅存在视觉盲区，而且分辨率有限，导致其无法检测到一些微小的裂纹，进而影响管道事故的提前预警。
3、漏磁检测主要分为直接法和间接法。间接法在使用过程中会消耗大量的时间，并不适用于工业生产中。直接法虽然大大减少了检测时间，但检测精度相对较低。同时，在使用漏磁检测时需要使用永磁体磁化装置将管道壁磁化至接近饱和状态，因此，漏磁检测受限于管道的材料。
4、裂缝扩张期中的小结构变形会产生声发射，在此过程中，管道依旧可以正常运行，但是，随着时间的推移，裂纹会持续受损直至产生裂缝。利用此过程的声发射信号可以对管道健康状况进行预测。超声探伤的探测效果不仅可以覆盖管道表面，同时还可以探测管道内部，因此被广泛利用。然而，超声遇到缺陷时产生的微弱反射信号会淹没在噪声中。超声波的多模态、色散和非线性特征也给超声导波的控制和分析带来了各种困难，实际应用过程中会出现各种误报。同时，超声探伤需要使用高压功率放大器等换能器件，在易燃易爆的管道中使用时存在较大的风险。
5、振动传感广泛应用于结构和系
6、与上面三个专利中的振动信号产生不同，本专利的振动信号是用冲击锤冲击管道产生。当振动信号经过裂缝后，接收到的振动信号与裂缝类型有关，利用深度学习网络的溯源能力，可以由经过裂缝后的振动信号实现裂缝类型的识别。基于此，本专利技术提出了一种基于光纤fp腔传感器的管道裂缝类型检测系统及方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种基于光纤fp腔传感器的管道裂缝类型检测系统及方法。
2、为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种基于光纤fp腔传感器的管道裂缝类型检测系统，该系统包括宽带光源、第一光环形器、光纤fp腔振动传感器、裂缝、管道、第二光环形器、光纤布拉格光栅、第一光电探测器、第二光电探测器和fpga（现场可编程门阵列）；
3、宽带光源输出的光经第一光环形器进入光纤fp腔振动传感器，光纤fp腔振动传感器粘贴在管道的一端；在管道的另一端用冲击锤冲击管道；冲击产生的振动沿管道经过裂缝后传播到光纤fp腔振动传感器上，振动信号导致光纤fp腔振动传感器的反射信号发生变化，并经第一光环形器后进入第二光环形器，经第二光环形器后到达光纤布拉格光栅，不满足反射条件的光被透射进入第一光电探测器；满足反射条件的光被反射进入第二光环形器，然后被第二光电探测器接收，从第一光电探测器和第二光电探测器输出的电信号进入带两个a/d的fpga（现场可编程门阵列），fpga输出原始振动信号到电脑，由电脑进行预处理、深度学习网络训练、及测试。
4、本专利技术还公开了一种基于光纤fp腔传感器的管道裂缝类型检测方法，适用于所述的一种基于光纤fp腔振动传感器的管道裂缝类型检测系统，该检测方法的具体步骤如下：
5、s1、在管道的一端粘贴光纤fp腔振动传感器；
6、s2、在管道的另一端用冲击锤冲击管道产生振动，光纤fp腔振动传感器接收经过不同裂缝后的振动信号；
7、s3、将经过去基线漂移处理后的信号以预设时间长度为标准进行等时长切割，并使切割出的每一段数据中都包含二次以上的有效振动信号；
8、s4、对每段信号进行信号变换，得到每段信号的特征图；
9、s5、将得到的特征图按预设比例分成训练集和测试集，将训练集输入到深度学习网络中进行训练，当训练正确率达到预设值时停止训练，此时，深度学习网络已经训练好；
10、s6、将测试集输入到训练好的深度学习网络中进行测试，测试结果输出特征图所对应的裂缝类型。
11、优选的，步骤s2中振动信号由冲击锤冲击管道产生的振动经过管道的不同裂缝生成。
12、优选的，步骤s4中信号变换采用短时傅里叶变换时，获取时频图作为特征图。
13、优选的，步骤s4中信号变换采用对数梅尔滤波器时，获取对数梅尔谱图作为特征图。
14、优选的，步骤s5中深度学习网络采用迁移学习网络。
15、本专利技术有益效果：
16、本专利技术能够应用于易燃、易爆、及强电磁辐射环境中管道裂缝类型的检测，应用范围广泛。
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1.一种基于光纤FP腔传感器的管道裂缝类型检测系统，其特征在于：该系统包括宽带光源（1）、第一光环形器（2）、光纤FP腔振动传感器（3）、裂缝（4）、管道（5）、第二光环形器（6）、光纤布拉格光栅（7）、第一光电探测器（8）、第二光电探测器（9）和FPGA（10）；
2.一种基于光纤FP腔传感器的管道裂缝类型检测方法，适用于所述的一种基于光纤FP腔传感器的管道裂缝类型检测系统，其特征在于：该检测方法的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于光纤FP腔传感器的管道裂缝类型检测方法，其特征在于：步骤S2中振动信号由冲击锤冲击管道（5）产生的振动经过管道（5）的不同裂缝生成。
4.根据权利要求2所述的一种基于光纤FP腔传感器的管道裂缝类型检测方法，其特征在于：步骤S4中信号变换采用短时傅里叶变换时，获取时频图作为特征图。
5.根据权利要求2所述的一种基于光纤FP腔传感器的管道裂缝类型检测方法，其特征在于：步骤S4中信号变换采用对数梅尔滤波器时，获取对数梅尔谱图作为特征图。
6.根据权利要求2所述的一种基于光纤FP腔传感
...【技术特征摘要】
1.一种基于光纤fp腔传感器的管道裂缝类型检测系统，其特征在于：该系统包括宽带光源（1）、第一光环形器（2）、光纤fp腔振动传感器（3）、裂缝（4）、管道（5）、第二光环形器（6）、光纤布拉格光栅（7）、第一光电探测器（8）、第二光电探测器（9）和fpga（10）；
2.一种基于光纤fp腔传感器的管道裂缝类型检测方法，适用于所述的一种基于光纤fp腔传感器的管道裂缝类型检测系统，其特征在于：该检测方法的具体步骤如下：
3.根据权利要求2所述的一种基于光纤fp腔传感器的管道裂缝类型检测方法，其特征在于：步骤s2...
【专利技术属性】
技术研发人员：王明琪，万生鹏，陈达如，喻俊松，凌强，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：
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