深海电缆垂直动态缆护套材料健康状态诊断方法、装置、设备、介质和产品

本技术涉及特种电缆绝缘检测，特别是涉及一种深海电缆垂直动态缆护套材料健康状态诊断方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

背景技术：

1、垂直动态缆护套材料在深海高压、低温和海水侵蚀的复杂环境下长期运行，会逐渐发生老化，给中微子望远镜的运行安全带来潜在风险。然而，深海在役电缆的现场取样面临极大困难：大量取样会导致望远镜供电和数据传输中断。

2、目前，评估海洋环境中高分子绝缘材料寿命的常用方法是基于阿伦尼乌斯模型的加速老化试验，即通过提高温度加速材料老化，建立拉伸强度等宏观力学性能随老化时间的衰减规律。然而该方法需要大量试样，且需耗费大量时间和电能，仅适用于初次探究材料的老化规律和获取基本老化参数。对于运行中的中微子望远镜垂直动态缆，现场大量取样会导致望远镜供电和数据传输中断，并且测试评估周期过长和过于频繁也会导致高额的试验成本。

3、因此，亟需提出一种仅需微量样品就可以对垂直动态缆护套当前健康状态进行快速诊断的方案。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在微量样品前提下，能够对垂直动态缆护套当前健康状态进行快速诊断的深海电缆垂直动态缆护套材料健康状态诊断方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品。

2、第一方面，本技术提供了一种深海电缆垂直动态缆护套材料健康状态诊断方法，所述方法包括：

3、获取待测深海电缆垂直动态缆护套材料的分子量参数，所述分子量参数通过凝胶渗透色谱测试得到；

4、将所述分子量参数输入预先构建的健康状态诊断模型，输出所述待测深海电缆垂直动态缆护套材料的健康状态指数；其中，所述健康状态诊断模型基于垂直动态缆护套材料分子量与拉伸强度的关联方程、运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程以及阿伦尼乌斯寿命方程构建得到。

5、在其中一个实施例中，在将所述分子量参数输入预先构建的健康状态诊断模型之前，所述方法还包括：

6、对深海电缆垂直动态缆护套材料进行不同温度下的加速老化试验，通过周期性取样测试拉伸强度，获取垂直动态缆护套材料的活化能和阿伦尼乌斯寿命方程；

7、根据活化能与时温等效原理，将加速老化试验数据折算至运行温度下，并通过非线性拟合获取运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程；

8、对加速老化试验中的试样进行凝胶渗透色谱测试，建立垂直动态缆护套材料分子量与拉伸强度的关联方程；

9、将所述分子量与拉伸强度的关联方程、运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程及阿伦尼乌斯寿命方程联立，构建以分子量为输入参量的健康状态诊断模型。

10、在其中一个实施例中，所述加速老化试验的温度范围为50℃～90℃，加速老化温度数量不少于3个，各老化温度取值采用等差级数；其中，所述加速老化试验的深海模拟环境为深海电缆台址原位采集海水浸泡环境。

11、在其中一个实施例中，所述分子量为z均分子量，所述z均分子量为按垂直动态缆护套材料分子量的三次方进行加权平均所得的统计平均值。

12、在其中一个实施例中，所述健康状态指数的判定标准包括以下至少一项：

13、若健康状态指数soh=1，则表示垂直动态缆护套未老化；

14、若健康状态指数soh=0，则表示垂直动态缆护套寿命终止；

15、若健康状态指数0

16、第二方面，本技术还提供了一种深海电缆垂直动态缆护套材料健康状态诊断装置，所述装置包括：

17、分子量获取模块，用于获取待测深海电缆垂直动态缆护套材料的分子量参数，所述分子量参数通过凝胶渗透色谱测试得到；

18、健康状态诊断模块，用于将所述分子量参数输入预先构建的健康状态诊断模型，输出所述待测深海电缆垂直动态缆护套材料的健康状态指数；其中，所述健康状态诊断模型基于垂直动态缆护套材料分子量与拉伸强度的关联方程、运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程以及阿伦尼乌斯寿命方程构建得到。

19、在其中一个实施例中，所述装置还包括：模型构建模块，所述模型构建模块包括：

20、加速老化试验单元，用于对深海电缆垂直动态缆护套材料进行不同温度下的加速老化试验，通过周期性取样测试拉伸强度，获取垂直动态缆护套材料的活化能和阿伦尼乌斯寿命方程；

21、时温折算单元，用于根据活化能与时温等效原理，将加速老化试验数据折算至运行温度下，通过非线性拟合获取运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程；

22、测试分析单元，用于对加速老化试验中的试样进行凝胶渗透色谱测试，建立垂直动态缆护套材料分子量与拉伸强度的关联方程；

23、模型联立单元，用于将所述分子量与拉伸强度的关联方程、运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程及阿伦尼乌斯寿命方程联立，构建以分子量为输入参量的健康状态诊断模型。

24、在其中一个实施例中，所述加速老化试验的温度范围为50℃～90℃，加速老化温度数量不少于3个，各老化温度取值采用等差级数；其中，所述加速老化试验的深海模拟环境为深海电缆台址原位采集海水浸泡环境。

25、在其中一个实施例中，所述分子量为z均分子量，所述z均分子量为按垂直动态缆护套材料分子量的三次方进行加权平均所得的统计平均值。

26、在其中一个实施例中，所述健康状态指数的判定标准包括以下至少一项：

27、若健康状态指数soh=1，则表示垂直动态缆护套未老化；

28、若健康状态指数soh=0，则表示垂直动态缆护套寿命终止；

29、若健康状态指数0

30、第三方面，本技术还提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

31、获取待测深海电缆垂直动态缆护套材料的分子量参数，所述分子量参数通过凝胶渗透色谱测试得到；

32、将所述分子量参数输入预先构建的健康状态诊断模型，输出所述待测深海电缆垂直动态缆护套材料的健康状态指数；其中，所述健康状态诊断模型基于垂直动态缆护套材料分子量与拉伸强度的关联方程、运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程以及阿伦尼乌斯寿命方程构建得到。

33、第四方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

34、获取待测深海电缆垂直动态缆护套材料的分子量参数，所述分子量参数通过凝胶渗透色谱测试得到；

35、将所述分子量参数输入预先构建的健康状态诊断模型，输出所述待测深海电缆垂直动态缆护套材料的健康状态指数；其中，所述健康状态诊断模型基于垂直动态缆护套材料分子量与拉伸强度的关联方程、运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程以及阿伦尼乌斯寿命方程构建得到。

36、第五方面，本技术还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

37、获取待测深海电缆垂直动态缆护套材料的分子量参数，所述分子量参数通过凝胶渗透色谱测试得到；

38、将所述分子量参数输入预先构建的健康状态诊断模型，输出所述待测深海电缆垂直动态缆护套材料的健康状态指数；其中，所述健康状态诊断模型基于垂直动态缆护套材料分子量与拉伸强度的关联方程、运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程以及阿伦尼乌斯寿命方程构建得到。

39、上述深海电缆垂直动态缆护套材料健康状态诊断方法、装置、计算机设备、计算机可读存储介质和计算机程序产品，通过凝胶渗透色谱（gel permeation chromatography，gpc）测试获取深海电缆护套材料的分子量参数，并将其输入预先构建的健康状态诊断模型以输出健康状态指数，该模型基于护套材料分子量与拉伸强度的关联方程、运行温度下拉伸强度与老化时间的关系方程及阿伦尼乌斯寿命方程联合构建。基于该技术方案，本技术能够通过gpc分子量测试替代传统拉伸强度力学测试，仅需微量样品即可完成诊断，从根本上解决了深海在役电缆现场大量取样导致供电中断的工程难题。此外，由于gpc测试周期远短于传统加速老化试验和力学性能测试，且无需制备大量试样和使用多种精密仪器，诊断效率大幅提升、试验成本显著降低。需要说明的是，该健康状态诊断模型融合了加速老化寿命规律、时温等效折算和分子量-强度关联映射，能够将微观分子链断裂信息定量转化为宏观健康状态指数（state of health，soh），为深海电缆的预防性维护和科学运维提供了明确的数据支撑，有效保障了深海大科学装置的安全稳定运行。