CN104596563B - 一种光纤传感系统一致性试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明光纤传感系统产品一致性的检测方法基于对光纤传感系统的性能指标的研究分析，制定出相应的试验方案，并根据试验方案的要求对其所需的夹具、设备及材料进行标准化的选型和对整体试验设备等的架设进行设计；再根据产品技术规范的要求及运行试验方法从批量生产的产品中筛选出符合要求的标准样品即标准件，并将其性能指标作参考；最后将批量生产产品与标准件进行性能比对来实现的。本发明的光纤传感系统产品一致性的检测方法通过试验、筛选的方式选取标准样品，使标准样品的性能满足并优于技术规范及相关标准要求，从而确保所有被检验产品在性能指标上都能符合技术规范及相关标准要求。

Description

一种光纤传感系统一致性试验方法

技术领域

本发明涉及产品可靠性工程技术，基于国际国内行业标准，用于对产品的研发设计是否符合技术规范的一致性检测方案。

背景技术

质量控制管理技术从20世纪初开始，经历了质量检验，统计质量控制及全面质量管理三个阶段, 到现今的质量管理的国际化。2002年3月国际汽车特别工作组（IATF）在ISO/TC176的质量管理和质量保证技术委员会的支持下制定了《ISO/TS16949:2002质量管理体系——对汽车生产和相关服务组织应用ISO9001:2000标准的特定要求》，SPC（Statistical Process Control)统计过程控制；MSA(Measurement System Analysis)测量系统分析作为其技术手册被广泛应用质量控制管理上。

产品认证制度起源于20世纪初，是由第三方通过检验评定企业的质量管理体系和样品型式试验来确认企业的产品、过程或服务是否符合特定要求，是否具备持续稳定地生产符合标准要求产品的能力，并给予书面证明的程序。这种被国际上公认的、有效的认证方式已成为国际上通行的、用于产品安全、质量、环保等特性评价、监督和管理的有效手段。如UL美国保险商实验室安全试验和鉴定认证、 CE欧盟安全认证、VDE德国电气工程师协会认证、中国CCC强制性产品认证。

目前，产品进行市场所需的相关产品认证中，对产品的一致性有严格要求，但其一致性检验的方法往往只针对的是抽样样品，对于不同批次的产品的一致性控制仍存在风险；而对于企业自身来说，产品的一致性是产品性能及质量稳定的保障，却也质量控制中的难点，控制好产品的一致性问题在很大程度上可以提升产品质量及市场竞争力；而目前行业中，对于光纤传感系统的一致性，或没有详细明确的检验方法，或是通过设定性能范围来进行限定，从而不易发现产品两两之间的差异性以及同一生产本身性能的波动度及稳定性。

发明内容

本发明的目的提供一种产品性能一致性的检验方案，采用对产品关键性能参数及指标进行比对的方法，确定批量产生过程中加工的产品与标准件即作为参考标准的样品（以下皆称标准件）之间的参数指标的偏差，并通过限定偏差范围及偏差控制管理，使在批量生产过程中所加工的产品在限定范围内与标准件达到性能的一致性，从而确保所有批量生产的产品在性能方面达到一致性，从而一方面满足产品认证的需要，一方面提升产品的整体质量。

本发明的技术方案是基于对光纤传感系统的性能指标的研究分析，制定出相应的试验方案，并根据试验方案的要求对其所需的夹具、设备及材料进行标准化的选型和对整体试验设备等的架设进行设计；再根据产品技术规范的要求及运行试验方法从批量生产的产品中筛选出符合要求的标准样品即标准件，并将其性能指标（即四个关键性能指标：原始数据波动幅度、响应时间、定位精度和探测距离精确度）作参考；最后将批量生产产品与标准件进行性能比对来实现的。

一种光纤传感系统产品一致性的检测方法，其特征在于，该检测方法包括有试验条件设计阶段、标准样品选定阶段和批量产品一致性检测阶段：

所述的试验条件设计阶段包括有夹具、设备及材料选型环节和设备架设环节，夹具、设备及材料选型环节包括：光缆、单模光纤、栅栏、实心钢球、档板、数据采集工控机和双层屏蔽网线的具体型号和规格选择；在所述的设备架设环节中：

a） 将两盘单模光纤的前端熔接上FC/APC接头的单模尾纤，尾端分别熔接光缆的两芯，并确保熔接后的单模光纤从FC/APC接头至单模光纤与光缆熔接点处的长度4.8km±20cm；

b） 将光缆从单模光纤与光缆熔接点处开始，以正弦波形架设在栅栏上，确保架设在栅栏上的光缆长度不小于200m, 其余部分盘起放置栅栏末侧；

c） 从单模光纤与光缆熔接点处计算，在栅栏上的光缆100m处及200m处分别固定上档板，并确保档板的中心点位置与栅栏上沿的垂直高度为1m；

d） 将两个带有长度1m以上线绳的实心钢球分别固定在栅栏的上沿，实心钢球重量为0.5kg，固定点位置分别与两只档板的中心位置垂直，并确保实心钢球的中心点与固定点的长度为1m；

e） 将待测样品接入AC 220V电源，用双层屏蔽网线连接数据采集工控机，并将两盘单模光纤的FC/APC接头分别接到待测样品两个光信号输出端口上，待测样品指待检查的产品或标准件；

在标准样品选定阶段包括有试验方法设定和标准件筛选，其中试验方法包括有设定试验条件、检查原始数据、试验响应时间、试验定位精度和试验探测距离精确度；试验条件是指试验均在正常条件下进行，下列条件定义为正常条件：环境温度为15℃～30℃，相对温度为5%～75%，大气压力为86～106kpa；

检查原始数据需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件；最后运行稳定后打开监测软件中原始数据波形图，原始数据曲线应波动均匀，波动范围F应在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，波动幅度f≤±100 Hz(即f=F_下限-5000或F_上限-7000≤±100Hz)；

试验响应时间需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放金属钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上；用精度为0.1s的秒表记录从自由释放钢球到监测软件出现干扰信号的时间，得响应时间t=T- 2∏(l/g)^∧≈T-1 ，其t为响应时间，T为从自由释放金属钢球到软件出现干扰信号的总时间，l为单摆摆长1m，g为重力加速度取9.8m/s；重复操作5次，记录每次t值；换另一个固定在栅栏上的金属钢球，重复步骤上述操作；最后取10次t值中最大值作为响应时间；

试验定位精度需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以金属钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上，记录监测软件中干扰信号的位置坐标A；选择另一个固定在栅栏上的金属钢球重复进行冲击操作，记录监测软件中干扰信号的位置坐标B；计算定位精定ω=|A-B|-100；重复上述操作5次，取5次ω的最大值作为定位精度；

试验探测距离精确度需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后选固定在栅栏上的光缆200m处档板所对应的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上，记录监测软件中干扰信号的位置坐标X；重复上述操作5次，取5次X的最大值作为探测距离，计算探测距离精确度x=| X-5000|；

标准件筛选包括如下操作：选择不少于10台的同一批生产的合格产品，用不少于3个测试人员，对每台样品进行至少10次检验，检验包括原始数据检查、响应时间试验、定位精度试验及探测距离试验，记录所有数据，用xbar-R控制图分析法对每一台样品每项试验的所有数据进行分析，从而筛选出一台样品作为标准件，其性能参数要求如下：10次检验中性能参数最稳定；原始数据波动范围：F在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，且波动幅度f值最小；响应时间：t≤2.8s且t值最小；定位精度：ω≤9m且ω值最小；探测距离精确度：x≤9m且x值最小；

所述的批量产品一致性检测阶段包括有性能偏差范围设定环节和待测样品一致性检查环节：性能偏差范围设定环节中将筛选的标准件的各项试验的数据，用xbar-R控制图分析法分析出的其均值作为性能偏差的参考值并进行存档备案，各参数表示如下：原始数据波动幅度的参考值：f_参；响应时间的参考值：t_参；定位精度的参考值：ω_参；探测距离精确度的参考值：x_参；待测样品的各项试验的数据作为测量值表示如下：原始数据波动幅度的测量值：f_样；响应时间的测量值：t_样；定位精度的测量值：ω_样；探测距离精确度的测量值：x_样；性能偏差指待测样品的各项试验数据测量值与参考值之间的差；性能偏差的表示及范围设定如下：原始数据波动幅度的性能偏差：Δf= f_样-f_参≤±100Hz；响应时间的性能偏差：Δt=t_样-t_参≤±0.2s；定位精度的性能偏差Δω=ω_样-ω_参≤±1m；探测距离精确度的性能偏差Δx= x_样- x_参≤±1m；

所述待测样品一致性检查环节中，按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，进行原始数据检查，记录原始数据波动幅度f_样；进行响应时间试验，记录响应时间t_样；进行定位精度试验，记录定位精度ω_样；进行探测距离试验，记录探测距离精确度x_样；算各项试验的性能参数偏差；判定待测样品一致性。

在本发明光纤传感系统产品一致性的检测方法中，所述夹具、设备及材料选型的具体要求为：

光缆：选取符合YD/T 901-2009《层绞式通信用室外光缆》的双芯单模光缆，长度为300m；

光纤：为与光缆的光纤相同标准、相同材质、相同制造商的单模光纤，长度为4.8km，数量为两盘；

栅栏：一只长度为10m、高度为1.5m的通用栅栏；

钢球：两只带不小于1m长线绳的0.5kg实心钢球；

档板：两只厚度为2cm、直径为10cm的金属档板；

数据采集工控机： 操作系统为Windows XP SP3或Windows 7，icore5/icore7 CPU或以上CPU处理器，2GB或以上可用内存，500GB以上可用硬盘空间，数量为一台；

双层屏蔽网线：长度为2m，数量为1根。

基于上述技术方案，本发明专利的光纤传感系统一致性检测方法与现有技术相比具有如下技术优点：

1.通过试验、筛选的方法选取标准样品，使标准样品的性能满足并优于技术规范及相关标准要求，从而确保所有被检验产品在性能指标上都能符合技术规范及相关标准要求。

2.通过性能参数指标的偏差限定及控制管理，促进工艺的改进，从而逐步提升产品性能指标及产品质量。

3. 使用同一标准环境、工装夹具、设备，材料、方法、人员及流程进行检验，控制影响产品质量的波动的6个因素5M1E（人、机、料、法、环及测量），从确保检验方法的一致性。

4. 通过偏差限定及控制、参照物即标准样品的唯一性，检验方法的一致性，固定了检验输出，从而确保检验通过的被检验产品性能的一致性。

附图说明

图1是本发明一种光纤传感系统产品性能一致性试验方法的试验架构图。

图2是本发明一种光纤传感系统产品性能一致性试验方法的数据流程图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本发明的一种光纤传感系统产品性能一致性试验方法的原理和操作流程做进一步的详细描述，以求更为深入地理解其实施过程和工作步骤，但不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明一致性检验方法的技术方案总体是：基于对光纤传感系统的性能指标的研究分析，制定出相应的试验方案，并根据试验方案的要求对其所需的夹具、设备及材料进行标准化的选型和对整体试验设备等的架设进行设计；再根据产品技术规范的要求及运行试验方法从批量生产的产品中筛选出符合要求的标准样品即标准件，并将其性能指标（即四个关键性能指标：原始数据波动幅度、响应时间、定位精度和探测距离精确度）作参考；最后将批量生产产品与标准件进行性能比对来实现的。

如图2所示，本发明光纤传感系统产品一致性的检测方法包括有试验条件设计阶段、标准样品选定阶段和批量产品一致性检测阶段：

上述的试验条件设计阶段包括有夹具、设备及材料选型环节和设备架设环节。如图1所示，夹具、设备及材料选型环节包括：光缆、单模光纤、栅栏、实心钢球、档板、数据采集工控机和双层屏蔽网线的具体型号和规格选择；在所述的设备架设环节中：a） 将两盘单模光纤的前端熔接上FC/APC接头的单模尾纤，尾端分别熔接光缆7的两芯，并确保熔接后的单模光纤从FC/APC接头至单模光纤与光缆7熔接点处的长度4.8km±20cm；b） 将光缆7从单模光纤与光缆7熔接点处开始，以正弦波形架设在栅栏6上，确保架设在栅栏6上的光缆长度不小于200m, 其余部分盘起放置在栅栏6的末侧；c） 从单模光纤与光缆6熔接点处计算，在栅栏6上的光缆100m处及200m处分别固定上一个档板8，并确保档板8的中心点位置与栅栏6上沿的垂直高度为1m；d） 将两个带有长度1m以上线绳的实心钢球9分别固定在栅栏6的上沿，实心钢球9重量为0.5kg，固定点位置分别与两只档板8的中心位置垂直，并确保实心钢球9的中心点与固定点的长度为1m；e） 将待测样品3接入AC 220V电源4，用双层屏蔽网线2连接数据采集工控机1，并将光纤盘5中单模光纤的两个FC/APC接头分别接到待测样品3的两个光信号输出端口上，待测样品3指待检查的产品或标准件。

在标准样品选定阶段包括有试验方法设定和标准件筛选，其中试验方法包括有设定试验条件、检查原始数据、试验响应时间、试验定位精度和试验探测距离精确度。

试验条件是指试验均在正常条件下进行，下列条件定义为正常条件：环境温度为15℃～30℃，相对温度为5%～75%，大气压力为86～106kpa；检查原始数据需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件；最后运行稳定后打开监测软件中原始数据波形图，原始数据曲线应波动均匀，波动范围F应在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，波动幅度f≤±100 Hz(即f=F_下限-5000或F_上限-7000≤±100Hz)。

试验响应时间需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放金属钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上；用精度为0.1s的秒表记录从自由释放钢球到监测软件出现干扰信号的时间，得响应时间t=T- 2∏(l/g)^∧≈T-1 ，其t为响应时间，T为从自由释放金属钢球到软件出现干扰信号的总时间，l为单摆摆长1m，g为重力加速度取9.8m/s；重复操作5次，记录每次t值；换另一个固定在栅栏上的金属钢球，重复步骤上述操作；最后取10次t值中最大值作为响应时间。

试验定位精度需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以金属钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上，记录监测软件中干扰信号的位置坐标A；选择另一个固定在栅栏上的金属钢球重复进行冲击操作，记录监测软件中干扰信号的位置坐标B；计算定位精定ω=|A-B|-100；重复上述操作5次，取5次ω的最大值作为定位精度。

试验探测距离精确度需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后选固定在栅栏上的光缆200m处档板所对应的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上，记录监测软件中干扰信号的位置坐标X；重复上述操作5次，取5次X的最大值作为探测距离，计算探测距离精确度x=| X-5000|。

标准件筛选包括如下操作：选择不少于10台的同一批生产的合格产品，用不少于3个测试人员，对每台样品进行至少10次检验，检验包括原始数据检查、响应时间试验、定位精度试验及探测距离试验，记录所有数据，用xbar-R控制图分析法对每一台样品每项试验的所有数据进行分析，从而筛选出一台样品作为标准件，其性能参数要求如下：10次检验中性能参数最稳定；原始数据波动范围：F在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，且波动幅度f值最小；响应时间：t≤2.8s且t值最小；定位精度：ω≤9m且ω值最小；探测距离精确度：x≤9m且x值最小。

所述的批量产品一致性检测阶段包括有性能偏差范围设定环节和待测样品一致性检查环节：性能偏差范围设定环节中将筛选的标准件的各项试验的数据，用xbar-R控制图分析法分析出的其均值作为性能偏差的参考值并进行存档备案，各参数表示如下：原始数据波动幅度的参考值：f_参；响应时间的参考值：t_参；定位精度的参考值：ω_参；探测距离精确度的参考值：x_参；待测样品的各项试验的数据作为测量值表示如下：原始数据波动幅度的测量值：f_样；响应时间的测量值：t_样；定位精度的测量值：ω_样；探测距离精确度的测量值：x_样；性能偏差指待测样品的各项试验数据测量值与参考值之间的差；性能偏差的表示及范围设定如下：原始数据波动幅度的性能偏差：Δf= f_样-f_参≤±100Hz；响应时间的性能偏差：Δt=t_样-t_参≤±0.2s；定位精度的性能偏差Δω=ω_样-ω_参≤±1m；探测距离精确度的性能偏差Δx= x_样- x_参≤±1m。

所述待测样品一致性检查环节中，按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，进行原始数据检查，记录原始数据波动幅度f_样；进行响应时间试验，记录响应时间t_样；进行定位精度试验，记录定位精度ω_样；进行探测距离试验，记录探测距离精确度x_样；计算各项试验的性能参数偏差；判定待测样品一致性。

本发明一致性检验方法具体的方法与具体的步骤设置如下：

1、夹具，设备及材料选型

a)光缆：符合YD/T 901-2009《层绞式通信用室外光缆》的双芯单模光缆，长度300m。

b)光纤：与光缆的光纤相同标准、相同材质、相同制造商的单模光纤，长度4.8km，两盘。

c)栅栏：长度为10m，高度为1.5m通用栅栏，一只。

d)钢球：带不小于1m长线绳的0.5kg实心钢球，两只。

e)档板：厚度为2cm，直径为10cm的金属档板，两只。

f)数据采集工控机（以下称工控机）： Windows XP SP3, Windows 7系统，icore5/icore7 CPU或以上CPU处理器，2GB或以上可用内存，500GB以上可用硬盘空间，1台。

g)双层屏蔽网线：2m，1根。

2、设备架设

a.将两盘单模光纤的前端熔接上FC/APC接头的单模尾纤，尾端分别熔接光缆的两芯，并确保熔接后的单模光纤从FC/APC至单模光纤与光缆熔接点处的长度4.8km±20cm；

b.将光缆从单模光纤与光缆熔接点处开始，以正弦波形架设在栅栏上，确保架设在栅栏上的光缆长度不小于200m, 其余部分盘起放置栅栏末侧；

c.从单模光纤与光缆熔接点处计算，在栅栏上的光缆100m处及200m处分别固定上档板，并确保档板的中心点位置与栅栏上沿的垂直高度为1m；

d.将两个带有线绳（长度1m以上）的实心钢球（重0.5kg）分别固定在栅栏的上沿，固定点位置分别与两只档板的中心位置垂直，并确保钢球中心点与固定点的长度为1m；

e.将待测样品（待测样品指待检查的产品或标准件）接入AC 220V电源，用双层屏蔽网线连接数据采集工控机，并将两盘单模光纤的FC/APC接头分别接到待测样品两个光信号输出端口上。

3、试验方法

3.1 试验条件

除有特殊规定，所有试验均在正常条件下进行。下列条件定义为正常条件：

a)环境温度：15℃~30℃；

b)相对温度：5%~75%；

c)大气压力：86~106kpa。

3.2原始数据检查

a.按设备架设方案，架设系统；

b.开启待测样品及工控机，设定工控机IP地址与待测样品匹配，等通信正常后，开启监测软件；

c.运行稳定后打开监测软件中原始数据波形图，原始数据曲线应波动均匀，波动范围F应在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，波动幅度f≤±100 Hz(即f=F_下限-5000或F_上限-7000≤±100Hz)；

3.3 响应时间试验

a.按设备架设方案，架设系统；

b.开启待测样品及工控机，设定工控机IP地址与待测样品匹配，等通信正常后，开启监测软件；

c.任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上；

d.用精度为0.1s的秒表记录从自由释放钢球到软件出现干扰信号的时间，得响应时间t=T- 2∏(l/g)^∧≈T-1（其t为响应时间，T为从自由释放钢球到软件出现干扰信号的总时间，l为单摆摆长1m，g为重力加速度取9.8m/s）；

e.重复步骤c，d的操作5次，记录每次t值；

f.换另一个固定在栅栏上的金属钢球，重复步骤3～5的操作；

g.取10次t值中最大值作为响应时间。

3.4定位精度试验

a.按设备架设方案，架设系统；

b.开启待测样品及工控机，设定工控机IP地址与待测样品匹配，等通信正常后，开启监测软件；

c.任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上；

d.记录监测软件中干扰信号的位置坐标A；

e.选择另一个固定在栅栏上的金属钢球按步骤3进行操作，记录监测软件中干扰信号的位置坐标B；

f.计算定位精定ω=|A-B|-100；

g.重复步骤c～f的操作5次，取5次ω的最大值作为定位精度。

3.5探测距离精确度试验

a.按设备架设方案，架设系统；

b.开启待测样品及工控机，设定工控机IP地址与待测样品匹配，等通信正常后，开启监测软件；

c.选固定在栅栏上的光缆200m处档板所对应的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上；

d.记录监测软件中干扰信号的位置坐标X；

e.重复步骤c、d的操作5次，取5次X的最大值作为探测距离；

f.计算探测距离精确度x=| X-5000|。

4、标准件筛选

选择不少于10台的同一批生产的合格产品，用不少于3个测试人员，对每台样品进行至少10次检验，检验包括原始数据检查、响应时间试验、定位精度试验及探测距离试验，记录所有数据。用xbar-R控制图分析法对每一台样品每项试验的所有数据进行分析，从而筛选出一台样品作为标准件，其性能参数要求如下：

a)10次检验中性能参数最稳定；

b)原始数据波动范围：F在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，且波动幅度f值最小；

c)响应时间：t≤2.8s且t值最小；

d)定位精度：ω≤9m且ω值最小；

e)探测距离精确度：x≤9m且x值最小。

5、性能偏差范围设定

将标准件的各项试验的数据，用xbar-R控制图分析法分析出的其均值作为性能偏差的参考值，并进行存档备案，各参数表示如下：

a)原始数据波动幅度的参考值：f_参；

b)响应时间的参考值：t_参；

c)定位精度的参考值：ω_参；

d)探测距离精确度的参考值：x_参；

控制图就是对过程的关键质量特性值进行测定、记录、评估并监测过程是否处于控制状态的一种图形方法, 它是统计质量管理的一种重要手段和工具。Xbar-R控制图也叫均值极差控制图，它是用数据统计的方法，用来对过程输出的变化范围进行预测，判断一个过程是否稳定（处于统计受控状态），分析过程变异来源是随机性还是非随机性等。它可以用专门软件制成如Minitab等，也可以用excel自行编制。

待测样品的各项试验的数据作为测量值，表示如下：

a)原始数据波动幅度的测量值：f_样；

b)响应时间的测量值：t_样；

c)定位精度的测量值：ω_样；

d)探测距离精确度的测量值：x_样；

性能偏差指待测样品的各项试验数据测量值与参考值之间的差；性能偏差的表示及范围设定如下：

a)原始数据波动幅度的性能偏差：Δf= f_样-f_参≤±100Hz；

b)响应时间的性能偏差：Δt= t_样-t_参≤±0.2s;

c)定位精度的性能偏差Δω=ω_样-ω_参≤±1m；

d)探测距离精确度的性能偏差Δx= x_样- x_参≤±1m。

6、待测样品一致性检查

a.设备架设方案将待测样品接入试验系统；

b.开启待测样品及工控机，设定工控机IP地址与待测样品匹配，等通信正常后，开启监测软件；

c.按3.2进行原始数据检查，记录原始数据波动幅度f_样；

d.按3.3进行响应时间试验，记录响应时间t_样；

e.按3.4进行定位精度试验，记录定位精度ω_样；

f.按3.5进行探测距离试验，记录探测距离精确度x_样；

g.计算各项试验的性能参数偏差；

h.待测样品一致性判定。

本发明的光纤传感系统产品一致性的检测方法通过试验、筛选的方式选取标准样品，使标准样品的性能满足并优于技术规范及相关标准要求，从而确保所有被检验产品在性能指标上都能符合技术规范及相关标准要求。由于使用同一标准环境、工装夹具、设备，材料、方法、人员及流程进行检验，控制影响产品质量的波动的6个因素5M1E（人、机、料、法、环及测量），从确保检验方法的一致性。另外，通过偏差限定及控制、参照物即标准样品的唯一性来检验方法的一致性，由于固定了检验输出，从而确保检验通过的被检验产品性能的一致性。

Claims (2)

1.一种光纤传感系统产品一致性的检测方法，其特征在于，该检测方法包括有试验条件设计阶段、标准样品选定阶段和批量产品一致性检测阶段：

所述的试验条件设计阶段包括有夹具、设备及材料选型环节和设备架设环节，夹具、设备及材料选型环节包括：光缆、单模光纤、栅栏、实心钢球、档板、数据采集工控机和双层屏蔽网线的具体型号和规格选择；在所述的设备架设环节中：

a） 将两盘单模光纤的前端熔接上FC/APC接头的单模尾纤，尾端分别熔接光缆的两芯，并确保熔接后的单模光纤从FC/APC接头至单模光纤与光缆熔接点处的长度4.8km±20cm；

b） 将光缆从单模光纤与光缆熔接点处开始，以正弦波形架设在栅栏上，确保架设在栅栏上的光缆长度不小于200m, 其余部分盘起放置栅栏末侧；

c） 从单模光纤与光缆熔接点处计算，在栅栏上的光缆100m处及200m处分别固定上档板，并确保档板的中心点位置与栅栏上沿的垂直高度为1m；

d） 将两个带有长度1m以上线绳的实心钢球分别固定在栅栏的上沿，实心钢球重量为0.5kg，固定点位置分别与两只档板的中心位置垂直，并确保实心钢球的中心点与固定点的长度为1m；

e） 将待测样品接入AC 220V电源，用双层屏蔽网线连接数据采集工控机，并将两盘单模光纤的FC/APC接头分别接到待测样品两个光信号输出端口上，待测样品指待检查的产品或标准件；

在标准样品选定阶段包括有试验方法设定和标准件筛选，其中试验方法包括有设定试验条件、检查原始数据、试验响应时间、试验定位精度和试验探测距离精确度；试验条件是指试验均在正常条件下进行，下列条件定义为正常条件：环境温度为15℃～30℃，相对温度为5%～75%，大气压力为86～106kpa；

检查原始数据需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件；最后运行稳定后打开监测软件中原始数据波形图，原始数据曲线应波动均匀，波动范围F应在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，波动幅度f≤±100 Hz(即f=F_下限-5000或F_上限-7000≤±100Hz)；

试验响应时间需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放金属钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上；用精度为0.1s的秒表记录从自由释放钢球到监测软件出现干扰信号的时间，得响应时间t=T- 2∏(l/g)^∧≈T-1 ，其t为响应时间，T为从自由释放金属钢球到软件出现干扰信号的总时间，l为单摆摆长1m，g为重力加速度取9.8m/s；重复操作5次，记录每次t值；换另一个固定在栅栏上的金属钢球，重复步骤上述操作；最后取10次t值中最大值作为响应时间；

试验定位精度需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以金属钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上，记录监测软件中干扰信号的位置坐标A；选择另一个固定在栅栏上的金属钢球重复进行冲击操作，记录监测软件中干扰信号的位置坐标B；计算定位精定ω=|A-B|-100；重复上述操作5次，取5次ω的最大值作为定位精度；

试验探测距离精确度需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后选固定在栅栏上的光缆200m处档板所对应的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上，记录监测软件中干扰信号的位置坐标X；重复上述操作5次，取5次X的最大值作为探测距离，计算探测距离精确度x=| X-5000|；

标准件筛选包括如下操作：选择不少于10台的同一批生产的合格产品，用不少于3个测试人员，对每台样品进行至少10次检验，检验包括原始数据检查、响应时间试验、定位精度试验及探测距离试验，记录所有数据，用xbar-R控制图分析法对每一台样品每项试验的所有数据进行分析，从而筛选出一台样品作为标准件，其性能参数要求如下：10次检验中性能参数最稳定；原始数据波动范围：F在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，且波动幅度f值最小；响应时间：t≤2.8s且t值最小；定位精度：ω≤9m且ω值最小；探测距离精确度：x≤9m且x值最小；

所述的批量产品一致性检测阶段包括有性能偏差范围设定环节和待测样品一致性检查环节：性能偏差范围设定环节中将筛选的标准件的各项试验的数据，用xbar-R控制图分析法分析出的其均值作为性能偏差的参考值并进行存档备案，各参数表示如下：原始数据波动幅度的参考值：f_参；响应时间的参考值：t_参；定位精度的参考值：ω_参；探测距离精确度的参考值：x_参；待测样品的各项试验的数据作为测量值表示如下：原始数据波动幅度的测量值：f_样；响应时间的测量值：t_样；定位精度的测量值：ω_样；探测距离精确度的测量值：x_样；性能偏差指待测样品的各项试验数据测量值与参考值之间的差；性能偏差的表示及范围设定如下：原始数据波动幅度的性能偏差：Δf= f_样-f_参≤±100Hz；响应时间的性能偏差：Δt= t_样-t_参≤±0.2s；定位精度的性能偏差Δω=ω_样-ω_参≤±1m；探测距离精确度的性能偏差Δx=x_样- x_参≤±1m；

所述待测样品一致性检查环节中，按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，进行原始数据检查，记录原始数据波动幅度f_样；进行响应时间试验，记录响应时间t_样；进行定位精度试验，记录定位精度ω_样；进行探测距离试验，记录探测距离精确度x_样；算各项试验的性能参数偏差；判定待测样品一致性。

2.根据权利要求1所述的一种光纤传感系统产品一致性的检测方法，其特征在于，所述夹具、设备及材料选型的具体要求为：

光缆：选取符合YD/T 901-2009《层绞式通信用室外光缆》的双芯单模光缆，长度为300m；

光纤：为与光缆的光纤相同标准、相同材质、相同制造商的单模光纤，长度为4.8km，数量为两盘；

栅栏：一只长度为10m、高度为1.5m的通用栅栏；

钢球：两只带不小于1m长线绳的0.5kg实心钢球；

档板：两只厚度为2cm、直径为10cm的金属档板；

数据采集工控机： 操作系统为Windows XP SP3或Windows 7，icore5/icore7 CPU或以上CPU处理器，2GB或以上可用内存，500GB以上可用硬盘空间，数量为一台；

双层屏蔽网线：长度为2m，数量为1根。