Diagnóstico de anomalias dos extensômetros de fibra óptica com rede de Bragg no sistema de monitoramento da saúde estrutural

SUN Xiao ,  

WANG Qing-mei ,  

LI Zhen-wei ,  

CHU Jing-jing ,  

摘要

No sistema de monitoramento da saúde estrutural, os extensômetros de fibra óptica com rede de Bragg tendem a apresentar falhas após longo período de funcionamento, e o diagnóstico e a manutenção de seu estado estão relacionados à confiabilidade do sistema. Baseado na característica de que as saídas originais dos extensômetros de fibra óptica com rede de Bragg no mesmo monitoramento estrutural possuem o mesmo padrão, propõe-se um método de diagnóstico de anomalias dos sensores, utilizando métodos de processamento de sinal para extrair o comprimento da amostra do ponto de medição, o desvio padrão, o valor de energia e o valor do período do componente principal como características. Através de iterações cíclicas, obtém-se o ponto central da agregação dos valores característicos, a distância do desvio das características em relação ao ponto central é normalizada e fundida num índice abrangente de anomalia, realizando a distinção de anomalias e falhas dos sensores. A simulação comprova que, se os pontos de falha estiverem dentro de 20% do total de pontos de medição, os pontos de falha podem ser identificados eficazmente. Foi realizado diagnóstico em 416 pontos de extensômetros de fibra óptica com rede de Bragg no sistema de monitoramento de saúde do Radiotelescópio Esférico com Abertura de 500 metros (FAST), extraindo com sucesso as características de 317 sensores e identificando 4 pontos de falha e 14 pontos anômalos. Este método não requer treinamento prévio, baseia-se nas características dos próprios dados para realizar o diagnóstico e tem forte capacidade indicativa para múltiplas falhas dos extensômetros de fibra óptica com rede de Bragg, atendendo às demandas de engenharia do monitoramento da saúde estrutural do FAST.

关键词

rede de Bragg de fibra óptica; monitoramento da saúde estrutural; diagnóstico de falhas de sensores; processamento de sinais; radiotelescópio esférico com abertura de 500 metros

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