CN117310607B - 一种基于多阵列音频信号探测光缆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多阵列音频信号探测光缆的方法，包括如下步骤:步骤一，构建探测模型；步骤二，在坐标系内标记点位；步骤三，开始测试；步骤四，测试结果进行时域和频域分析；步骤五，选择新点位m，再次进行测试；步骤六，测试结果处理获得信号强度；步骤七，根据信号强度确认光缆位置；步骤八，判断光缆是否在m点，并重复步骤二至八；步骤九，获得整个光缆的位置路径。优点，本发明方法，通过在光缆上注入特定的音频振动信号，然后使用排列多个音频信号接收器在地面上进行信号接收，通过分析信号的强度和光缆共振频率，可以实现对光缆地埋路径的精确检测。

Description

一种基于多阵列音频信号探测光缆的方法

技术领域

本发明涉及一种基于多阵列音频信号探测光缆的方法。

背景技术

随着电力系统的复杂性和规模不断提升，变电站的自动化和现代化已经成为了一个重要的发展趋势。在变电站的自动化过程中，光缆起着至关重要的作用，它不仅用于数据和信号的传输，而且还在电力系统的保护和自动化设备中发挥了重要的作用。然而，由于历史原因或者设计和施工的疏忽，往往会遇到光缆地埋路径资料丢失的问题。施工人员在光缆定位不准确的情况下进行构架区挖掘作业时，极易造成对光缆线路的损坏，从而影响到变电站的正常运行。

因此，一种对于能够有效探测光缆位置的技术实现对于光缆维修或光缆迁移至关重要。当前通用的光缆探测技术主要依靠地理位置信息系统的数据记录，工作人员在对光缆进行铺设安装时，需要手动录入每一段光缆数据，当光缆位置发生变化时，需要手动进行位置信息更新。

目前，主流的获取光缆地址位置信息是通过工作人员在对光缆进行安装时手动记录每一段光缆位置到地理位置信息系统(Geographic Information System，GIS): GIS 是一种用于收集、存储、管理和分析地理空间数据的工具。通过将光缆的位置数据（例如经纬度、深度等）录入 GIS，可以实现光缆的精确定位和管理。这种方法通常需要使用GPS设备或其他定位工具，以获取光缆的精确位置。这种技术的主要优点是可以获得准确的位置信息，但缺点是数据收集过程耗时、劳动强度大，可能受到人为错误的影响，当系统数据丢失时，光缆位置数据就会随之缺失。另外，如果光缆被移动或者地形发生变化，需要再次进行人工测量和记录，效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：当地理位置信息系统出现问题时，导致光缆位置信息丢失，从而导致施工人员无法进行光缆挖掘或在不确定光缆位置的情况下进行光缆挖掘从而导致光缆发生损坏的情况。

本发明的目的是，提出一种基于多阵列音频信号探测光缆的方法，该方法通过在光缆上注入特定的音频振动信号，然后使用排列多个音频信号接收器在地面上进行信号接收，通过分析信号的强度和光缆共振频率，可以实现对光缆地埋路径的精确检测。

本发明的技术方案是：一种基于多阵列音频信号探测光缆的方法，包括如下步骤:

步骤一，构建探测模型：在光缆线布置的区域M*M内建立平面直角坐标系，光缆线沿轴方向布置，在该区域内布置音频振动信号发射器和多阵列的音频信号接收器，音频振动信号发射器的位置跟随每个音频信号接收器位置进行调整，多阵列的音频信号接收器在轴方向和/>轴方向分别布置，采用音频振动信号发射器发送音频信号，该信号与光缆共振产生共振频率，然后通过音频信号接收器接收并分析信号，以进行光缆位置探测；

步骤二，在步骤一坐标系内选定四个点位，分别定义为A，B，C，D，记录每个点位的坐标，为A点坐标为，B点坐标为/> , C点坐标为/> ，D点坐标为/>，音频振动信号发射器/>坐标为/>；多阵列的音频信号接收器A的点位分别记为A1、A2、A3、A4……An，n为音频信号接收器A的数量，且n为正整数；

步骤三，开始测试：开启音频振动信号发射器E发送信号，多阵列的音频信号接收器分别记录并保存音频信号；具体为：S31，逐次调整音频振动信号发射器E的位置，使之与音频信号接收器An逐一对应，保存音频信号；S32，重复步骤S31，直至所有音频信号接收器A均逐一完成测试，并分别统计保存音频信号；

步骤四，对步骤三保存的音频信号进行时域和频域分析，确定两台音频信号接收器距离光缆位置最近，记录两者点位，标记为和/>，k和j为正整数，且均小于等于n，k不等于j；

步骤五，在和/>的中心点选取一个新点位，记为m点，在m处设置一台音频信号接收器，m点位在/>轴方向的坐标是/>，在y轴方向的坐标是/>，然后再次进行测试，记录该点位m与/>和/>点位的共振频率处的信号强度/>；

步骤六，对步骤五中的测试结果数据进行降噪和滤波处理，再进行傅里叶变换以得到其时域图和频谱图；

步骤七，根据步骤六得到的结果分析m点、点和/>点在共振频率处的信号强度P，确定光缆线所在的位置，规则如下：

定义m点的信号强度为，/>点的信号强度为/>,/>点的信号强度为/>；

a. 如果 且 />，则表明光缆在/>点位附近

b. 如果 且 />，则表明光缆在/>点位附近

c. 如果 且 />，则表明光缆在m点位附近；

步骤八，判断m点与点之间的距离/>与勘测制定的阈值H之间的关系；

若，表明光缆就在点位m位置处，若/>，则重复上述步骤二至步骤七；

步骤十，重复步骤一至八，分别在x轴方向与y轴方向多次测验，记录光缆点位，最后将各个点位进行连线即可得到整个光缆的位置路径。

对本发明技术方案的进一步优选，所述计算光缆共振频率的公式：

（1）

其中，K为系数，ρ为光缆密度，EI为光缆抗弯刚度，K、ρ和EI均为常数，R为光缆半径，l为光纤的振动长度。

对本发明技术方案的进一步优选，步骤六中，傅里叶变换的公式如下：

（2）

其中，h为虚数单位，表示一段连续的音频信号的振幅随时间x变化的函数，/>表示光缆共振频率，dx表示微分单元，表示x的无穷小变化。

本发明方法，通过音频振动信号发射器发射的音频信号与光缆产生共振得到共振频率，基于音频信号接收器在不同点位接收到的音频信息，分析其时域图和频谱图，从而确定共振频率所在频谱的信号强度，音频信号接收器接收到共振频率信号强度越大，表示该音频振动信号发射器的位置离光缆位置最近，从而确定光缆的位置点位，这种发明具有成本低、效率高且可靠性好。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

1、本发明基于多阵列音频信号探测光缆的方法，采用音频振动信号发射器信号与光缆共振产生的共振频率进行光缆探测，根据不同阵列音频信号接收器接收音频振动信号发射器音频信号的强度来定位光缆的位置。

2、本发明基于多阵列音频信号探测光缆的方法，基于音频信号分析的光缆地埋路径检测方法，能够实时并自动化地执行光缆路径的检测。这种方法不仅提高了检测效率，降低了人力成本，而且可以避免人为因素、系统异常导致的误差，因此，它为光缆管理和维护提供了一个更为精确、高效且经济的解决方案。

3、本发明基于多阵列音频信号探测光缆的方法，对接收的音频信号进行环境降噪处理及时域和频域分析，输出时域图和频谱图。

附图说明

图1是本发明实施例光纤振动模型图；

图2是本发明实施例光缆探测设计图，图（a）为x方向光缆探测设计图，图（b）为y方向光缆探测设计图；

图3是本发明实施例实验装置模型图，图（a）为多阵列的音频信号接收器布置于y方向的实验装置模型图，图（b）为多阵列的音频信号接收器布置于x方向的实验装置模型图；

图4是本发明实施例探测20米范围内的光缆时，不同阵列音频信号接收器接收到的信号时域图，图（a）为阵列1音频信号接收器接收到的信号时域图，图（b）为阵列2音频信号接收器接收到的信号时域图，图（c）为阵列3音频信号接收器接收到的信号时域图，图（d）为阵列4音频信号接收器接收到的信号时域图，图（e）为阵列5音频信号接收器接收到的信号时域图，图（f）为阵列6音频信号接收器接收到的信号时域图；

图5是本发明实施例探测20米范围内的光缆时，不同阵列音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（a）为阵列1音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（b）为阵列2音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（c）为阵列3音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（d）为阵列4音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（e）为阵列5音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（f）为阵列6音频信号接收器接收到的信号频谱图；

图6是本发明实施例探测20米范围内的光缆时，不同位置音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（a）为a1位置音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（b）为a1位置音频信号接收器接收到的信号频谱图；

图7是本发明实施例中探测20米范围内的光缆时，音频振动信号发射器分别位于至/>位置时，最佳的音频信号接收器位置对应的时域图及频谱图，图（a）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列1音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（b）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列2音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（c）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列3音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（d）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列4音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（e）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列5音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（f）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列6音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图；

图8是本发明实施例探测50米范围内的光缆时，不同阵列音频信号接收器接收到的信号时域图，图（a）为阵列1音频信号接收器接收到的信号时域图，图（b）为阵列2音频信号接收器接收到的信号时域图，图（c）为阵列3音频信号接收器接收到的信号时域图，图（d）为阵列4音频信号接收器接收到的信号时域图，图（e）为阵列5音频信号接收器接收到的信号时域图，图（f）为阵列6音频信号接收器接收到的信号时域图；

图9是本发明实施例探测50米范围内的光缆时，不同阵列音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（a）为阵列1音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（b）为阵列2音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（c）为阵列3音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（d）为阵列4音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（e）为阵列5音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（f）为阵列6音频信号接收器接收到的信号频谱图；

图10是本发明实施例探测50米范围内的光缆时，不同位置音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（a）为a1位置音频信号接收器接收到的信号频谱图，图（b）为a1位置音频信号接收器接收到的信号频谱图；

图11是本发明实施例中探测50米范围内的光缆时，音频振动信号发射器分别位于至/>位置时，对应不同阵列音频信号接收器的最优频谱图，图（a）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列1音频信号接收器接收到的最佳信号频谱图，图（b）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列2音频信号接收器接收到的最佳信号频谱图，图（c）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列3音频信号接收器接收到的最佳信号频谱图，图（d）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列4音频信号接收器接收到的最佳信号频谱图，图（e）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列5音频信号接收器接收到的最佳信号频谱图，图（f）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列6音频信号接收器接收到的最佳信号频谱图；

图12是本发明实施例中探测50米范围内的光缆时，音频振动信号发射器分别位于至/>位置时，最佳的音频信号接收器位置对应的时域图及频谱图，图（a）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列1音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（b）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列2音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（c）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列3音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（d）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列4音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（e）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列5音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图，图（f）为当音频振动信号发射器位于/>时，阵列6音频信号接收器接收到的最佳信号时域图和频谱图；

图13是光纤固有频率与光纤半径之间的关系图。

具体实施方式

为了使本发明的的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合附图1-13及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。在阅读了本发明之后,本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本实施例是一种基于多阵列音频信号探测光缆的方法，该实施例方法中用到的设备装置如下：音频振动信号发射器D、6阵列音频信号接收器（A1、A2、A3、A4、A5、A6）和光缆线，根据公式1得出该实验光缆的共振频率为200Hz。然后建立平面直角坐标系，在该坐标系中选定面积为M*M米的区域（该区域长度和宽度都M米）进行光缆探测。实验探测模型分别从轴方向图2（a）和/>轴方向图2（b）进行信号接收。

该设备装置由六阵列音频信号接收器（A1、A2、A3、A4、A5、A6），一个音频振动信号发射器D、音频数据处理分析器（电脑）组成如图3所示的探测模型。通过该探测模型，将按照以下步骤将对光缆进行测试，具体步骤如下：

1）首先，在面积为M*M范围内进行建立平面直角坐标系，定义A，B，C，D四个点位，并记录每个点位的坐标，比如A点位置为，B点坐标为/> , C点坐标为/>，D点坐标为/>，音频振动信号发射器/>坐标为/>，/>分别标识音频振动信号发射器的6个发射位置点。

测试分别从x维度和y维度进行测量，如图2（a）和图2（b）所示。在进行测验时，每个维度检测6次（对应与六阵列音频信号接收器），直至当前维度检测完成后，再开始下一个维度检测，也是检测6次。在x维度和y维度检测过程中，音频振动信号发射器的位置跟随每个音频信号接收器位置进行调整，使得音频振动信号发射器与音频信号接收器水平对齐。

2）其次，在点附近放置音频振动信号发射器，在/>轴方向和/>轴方向分别布置多阵列的音频信号接收器，以6阵列为例，分别记为A1、A2、A3、A4、A5和A6。

3）开启音频振动信号发射器发送信号，然后6阵列音频信号接收器分别记录并保存音频信号，为保证实验可靠性及准确性，多次进行实验之后进行平均值计算，将计算后的音频信号数据进行统计保存。

4）对6阵列音频信号接收器的接收信号进行时域和频域分析，根据分析结果来确定哪两台音频信号接收器距离光缆位置最近，记录两者点位，比如A3、A4，在A3和A4的中心点选取一个新点位记为m，并将音频信号接收器置于新点位，该点位在轴方向的坐标是，在y轴方向的坐标是/>，然后再次实验，记录该点位m与A3和A4点位的共振频率处的信号强度/>。

5）对实验结果数据进行降噪和滤波处理，再进行傅里叶变换，公式如下：

（2）

其中，h是虚数单位，表示一段连续的音频信号的振幅随时间x变化的函数，/>表示光缆共振频率。通过该公式能够计算出音频信号的频谱，根据频谱图能够得到光缆共振频率的信号强度。

计算光缆共振频率的公式：

（1）

其中，K为系数，ρ为光缆密度，EI为光缆抗弯刚度，K、ρ和EI均为常数，R为光缆半径，l为光纤的振动长度。

6）根据得到的结果分析m点位、与/>的在共振频率处的信号强度/>，确定光缆线所在的位置，规则如下：

a. 如果 且 />，则表明光缆在/>点位附近

b. 如果 且 />，则表明光缆在/>点位附近

c. 如果 且 />，则表明光缆在m点位附近

7） 判断m点位与A3和A4之间的距离（单位m）与勘测制定的阈值H如果，则表明光缆就在点位m位置处，如果/>，则需要继续上面的步骤循环，直到满足条件为止。

8）最后，分别在x轴方向与y轴方向多次实验，记录光缆点位，最后将各个点位进行连线即可得到整个光缆的位置路径。

综上，本发明实施例提供的基于音频信号分析的光缆地埋路径检测方法，能够实时并自动化地执行光缆路径的检测。这种方法不仅提高了检测效率，降低了人力成本，而且可以避免人为因素、系统异常导致的误差，因此，它为光缆管理和维护提供了一个更为精确、高效且经济的解决方案。

计算光缆共振频率：

光缆由一根或多跟光纤组成，其共振频率受光纤的共振频率影响，而光纤的共振频率由直径与长度决定，当音频振动信号发射器发送音频振动信号时，当其频率达到与光缆频率一致时，因而会产生共振现象。光纤的共振频率与光纤本身的直径、长度及自身材质有关，考虑到均质石英光纤，设光纤密度ρ及抗弯刚度EI均为常数，光纤的振动长度为l，截面面积为 A，建立如图1所示的坐标系。在梁上距左端 x 处取微元段，在任意瞬时t，此微元段的横向位移可用/>表示，/>表示作用于梁上的单位长度的横向力。按其受力情况，微元段沿 y 方向的运动方程为

(3)

略去二阶微量，弯矩M与剪力Q和挠曲线的关系为

(4)

考虑光纤振动为自由振动，故。将（4）代入（3）得光纤横向自由振动微分方程为

(5)

采用分离变量法得（5）的主振型函数和振动响应分别为

(6)

(7)

由光纤振动的边界条件得主振型函数为：

(8)

式中是方程 />的解，令/>，则前三阶的特征根分别为。带入计算，光纤的固有频率公式如下：

(9)

其中

由（9）式可知，光纤的固有频率由光纤振动长度、横截面积、密度以及截面抗弯刚度等因素决定。并且，在抗弯刚度EI 和光纤密度为常数前提下，光纤的固有频率与振动长度l的平方成反比、与光纤半径 R 成反比。如图13所示。

1.探测20米范围内的光缆。

1）为满足能够检测到20米内的光缆，首先在该区域建立的平面直角坐标系，设定4个点位分为A/>，B/>，C/>，D/>，音频振动信号发射器E/>和6阵列音频信号接收器坐标：

x方向：A1、A2/>、A3/>、A4/>、A5/>和A6/>

y方向：A1、A2/>、A3/>、A4/>、A5/>和A6/>

2）其次，音频振动信号发射器的坐标与实验探测位置的对应关系分别如下：

探测位置1：坐标为/>，探测位置2：/>坐标为y方向A2/>

探测位置3：坐标为y方向A3/>，探测位置4：/>坐标为y方向A4/>

探测位置5：坐标为y方向A5/>，探测位置6：/>坐标为y方向A6/>

3）分别在探测1至探测6位置处进行音频信号发射，每个位置进行多次实验，这里以20次实验为例，然后分别统计x维度和y维度方向的6阵列音频信号接收器实验结果数据。

4）根据式（8），将实验结果数据进行处理得到信号在x维度和y维度上的频谱图，接下来对各个音频信号接收器点位在光缆共振频率为200Hz的点位上进行信号强度比较。

x轴方向：由图4和图5可知，A3和A4位置处的信号强度最大，因此，排除光缆位于其它音频信号接收器的垂直路径附近。由于A3与A4位置间距大于阈值（实验设置间距为3米），需要在A3与A4中间点放置一台音频信号接收器a1，然后进行信号发射与接收实验，如图6所示，最终发现a1位置处的信号强度最大，所以推断出光缆位于a1垂直线附近。

然而由于a1与A3或A4的间距大于3米，且A4的信号强度大于A3，因此需要在a1与A4之间放置一台音频信号接收器a2，然后进行音频信号发送与接收测试，最终得出信号强度/>，且a2与a1或A4的间距满足阈值，因此，可确定在a2的垂直线上有光缆线路。

y轴方向：在进行y轴方向的信号发送接收测试时，需要注意的是音频振动信号发射器需要在各个位置上进行信号发射，然后统计y方向各个音频信号接收器的数据，最后进行数据分析得出实验结果如下：

a.当音频振动信号发射器位于位置时，y方向A1位置信号最强，将该位置标记为；

b.当音频振动信号发射器位于位置时，y方向A2位置信号最强，将该位置标记为；

c.当音频振动信号发射器位于位置时，y方向A3位置信号最强，将该位置标记为；

d.当音频振动信号发射器位于位置时，y方向A4位置信号最强，将该位置标记为；

e.当音频振动信号发射器位于位置时，y方向A5位置信号最强，将该位置标记为；

f.当音频振动信号发射器位于位置时，y方向A6位置信号最强，将该位置标记为；

图7分别展示了音频振动信号发射器分别位于至/>位置时，最佳的音频信号接收器位置对应的频谱强度，从图中能够确定不同的音频振动信号发射器对应的最佳音频信号接收器的位置，从而能够确定光缆在y轴方向的位置。

最后根据x方向和y方向计算的结果进行光缆坐标定位，将x轴的音频信号接收器a2位置的垂直线与y方向的、/>、/>、/>、/>和/>的水平线的交点定义为光缆的坐标点，最后，连接光缆之间的坐标点即可得到该区域整条光缆的路径位置。

为了探测50米内光缆的位置，我们设定建立的平面区域，建立相应的坐标A，B/>，C/>，D/>，然后在该区域内布置一台音频振动信号发射器/>和六台音频信号接收器阵列(A1-A6)。

首先根据区域的面积分别计算x和y方向上的音频信号接收器的坐标，将50米等分6段，每段长度为，则各音频信号接收器阵列点位的坐标如下所示：

x方向：A1、A2/>、A3/>、A4/>、A5/>和A6/>

y方向：A1、A2/>、A3/>、A4/>、A5/>和A6/>

其次，首先将音频振动信号发射器按照x方向的各个坐标排列放置，音频振动信号发射器默认坐标为D，然后开启音频信号发射与接收测试，并保存各个音频信号接收器接收到的信号数据样本。

在x方向测试完成之后，将音频信号接收器阵列移至y方向，按照y方向的坐标进行排列放置，然后进行y方向音频信号发射与测试，按照2.2.2步骤进行测试，最后保存接收到的测试信号数据。

实验结果：x方向的A1至A6点位阵列音频信号接收器的信号时域和频谱分别如图8和图9所示；通过图中可以观察位于A3和A4点位的音频信号接收器接收到的音频信号强度最强，因此，可以认为光缆位于A3与A4之间。为了更精确的确定光缆的点位，将位于A6位置的音频信号接收器移至A3与A4位置的中心点，设为a1，计算出其坐标点，然后继续发射信号进行音频信号测试分析。

根据实验测出a1点位的强度大于A3且小于A4，因此暂定光缆位于a1与A4之间，且a1与A4之间的间距不满足光缆勘测设定值，因此在a1与A4之间再布置一台音频信号接收器a2，再次进行实验测试，得到结果如图10所示：

同理，在对y轴方向进行光缆坐标定位时，分别将音频振动信号发射器位于至/>位置处，分别得到各个音频信号接收器最佳的接收点的频谱图如图11所示，其时域图和频谱图的关联关系如图12所示，通过分析图中各阵列的音频信号接收器信号频谱图可以得知当音频振动信号发射器分别位于/>至/>位置时，其对应最佳的音频信号接收器的位置坐标信息分别是A1至A6，至此，其y轴方向对应的坐标点也确定下来，最后将x轴方向与y轴方向的坐标互连即可确定整条光缆的路径。

Claims (3)

1.一种基于多阵列音频信号探测光缆的方法，其特征在于，包括如下步骤:

步骤一，构建探测模型：在光缆线布置的区域M*M内建立平面直角坐标系，光缆线沿轴方向布置，在该区域内布置音频振动信号发射器和多阵列的音频信号接收器，音频振动信号发射器的位置跟随每个音频信号接收器位置进行调整，多阵列的音频信号接收器在/>轴方向和/>轴方向分别布置，采用音频振动信号发射器发送音频信号，该信号与光缆共振产生共振频率，然后通过音频信号接收器接收并分析信号，以进行光缆位置探测；

步骤二，在步骤一坐标系内选定四个点位，分别定义为A，B，C，D，记录每个点位的坐标，为A点坐标为，B点坐标为/>, C点坐标为/>，D点坐标为/>，音频振动信号发射器/>坐标为/>；多阵列的音频信号接收器A的点位分别记为A1、A2、A3、A4……An，n为音频信号接收器A的数量，且n为正整数；

步骤三，开始测试：开启音频振动信号发射器E发送信号，多阵列的音频信号接收器分别记录并保存音频信号；具体为：S31，逐次调整音频振动信号发射器E的位置，使之与音频信号接收器An逐一对应，保存音频信号；S32，重复步骤S31，直至所有音频信号接收器A均逐一完成测试，并分别统计保存音频信号；

步骤四，对步骤三保存的音频信号进行时域和频域分析，确定两台音频信号接收器距离光缆位置最近，记录两者点位，标记为和/>，k和j为正整数，且均小于等于n，k不等于j；

步骤五，在和/>的中心点选取一个新点位，记为m点，在m处设置一台音频信号接收器，m点位在/>轴方向的坐标是/>，在y轴方向的坐标是/>，然后再次进行测试，记录该点位m与/>和/>点位的共振频率处的信号强度/>；

步骤六，对步骤五中的测试结果数据进行降噪和滤波处理，再进行傅里叶变换以得到其时域图和频谱图；

步骤七，根据步骤六得到的结果分析m点、点和/>点在共振频率处的信号强度P，确定光缆线所在的位置，规则如下：

定义m点的信号强度为，/>点的信号强度为/>,/>点的信号强度为/>；

a. 如果 且 />，则表明光缆在/>点位附近

b. 如果 且 />，则表明光缆在/>点位附近

c. 如果 且 />，则表明光缆在m点位附近；

步骤八，判断m点与点之间的距离/>与勘测制定的阈值H之间的关系；

若，表明光缆就在点位m位置处，若/>，则重复上述步骤二至步骤七；

步骤九，重复步骤一至八，分别在x轴方向与y轴方向多次测验，记录光缆点位，最后将各个点位进行连线即可得到整个光缆的位置路径。

2.根据权利要求1所述的基于多阵列音频信号探测光缆的方法，其特征在于，所述共振频率的计算公式：

（1）

其中，K为系数，ρ为光缆密度，EI为光缆抗弯刚度，K、ρ和EI均为常数，R为光缆半径，l为光纤的振动长度。

3.根据权利要求1所述的基于多阵列音频信号探测光缆的方法，其特征在于，步骤六中，傅里叶变换的公式如下：

（2）

其中，h为虚数单位，表示一段连续的音频信号的振幅随时间x变化的函数，/>表示光缆共振频率，dx表示微分单元，表示x的无穷小变化。