光纤传感器的信号采集与处理方法以及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤传感器的信号采集与处理方法以及装置，所述信号采集与处理方法包括：现场可编程门阵列FPGA采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据；对所述干扰信号数据进行量化处理；统计并存储经过量化处理后的所述干扰信号数据的设定电平的次数，以确定所述干扰信号数据的频率变化信号；将所述频率变化信号发送至数字信号处理器DSP进行处理，以确定所述干扰信号数据对应的干扰类型。通过上述方式，能够有效提高提高光纤传感系统对干扰信号的识别准确率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光纤传感器
，特别是涉及一种光纤传感器的信号采集与处理方法以及装置。
技术介绍
随着光纤技术的不断发展，光纤的使用越来越广泛，又由于光纤具有传输损耗小、抗电磁干扰等优点，在传感器领域得到了广泛应用，如光纤微振动传感器，光纤微振动传感器是利用光纤是传感介质的一种分布式光纤传感系统，其中，光纤技术传感介质，也是光传输介质，其可以在传感光纤布设长度内，对一定准确度范围内的突发事件进行远程和实时的检测。即将测量的状态转换成可测量的电信号的装置。光纤微振动传感器广泛应用于周界安防、石油、天然气管道以及通信线路监测等系统中。现在国内各大科研单位先后对光纤微振动传感器都做出了大量的相关研究工作，虽然也取得了一部分成果，但是现有技术下，在对光纤微振动传感器的输出的干扰信号进行识别时，一般采用的是对采集到的干扰信号通过调节相位信息的方式而达到提取振动特征，再根据振动特征确定干扰信号的类型。常用的相位调节方法有3X3光纤耦合器干涉技术和相位生成戴波技术等。以戴波技术为例，由于在戴波技术中滤波器的使用频率过高，导致数据严重失真，且对双路信号一致性要求很高，难以保证调节结果的准确性，甚至会造成调节结果严重失真。且，如果采用有限的载波频率，使得相位生成载波技术动态范围受到抑制，如果采用外调制载波，会导致光路更加复杂，也会影响调节结果的准确性，最终使得干扰信号的识别准备率并不高。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种光纤传感器的信号采集与处理方法以及装置，能够有效提高提高光纤传感系统对干扰信号的识别准确率。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种光纤传感器的信号采集与处理方法，所述信号采集与处理方法包括：现场可编程门阵列FPGA采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据；对所述干扰信号数据进行量化处理；统计并存储经过量化处理后的所述干扰信号数据的设定电平的次数，以确定所述干扰信号数据的频率变化信号；将所述频率变化信号发送至数字信号处理器DSP进行处理，以确定所述干扰信号数据对应的干扰类型。其中，所述统计并存储经过量化处理后的所述干扰信号数据的设定电平的次数，以确定所述干扰信号数据的频率变化信号的步骤具体包括：在设定时间长度内，统计并保存经过量化处理后的所述干扰信号数据的上升沿次数，并将各个所述设定时间长度内的上升沿次数组成一组数据，根据所述一组数据表示所述干扰信号数据的频率变化信号。其中，所述FPGA采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据的步骤具体包括：所述FPGA在设定频率内控制模数转换器采集所述光纤传感器输出的干扰信号数据；保存所述干扰信号数据，并在等待预定周期后进行下一次数据采集。其中，所述设定频率为250kbs，所述预定周期为4个时钟周期。其中，所述将所述频率变化信号发送至数字信号处理器DSP进行处理的步骤具体包括：所述FPGA判断所述频率变化信号的数据量是否达到预先设定值；如果所述数据量达到所述预先设定值，将所述频率变化信号从所述FPGA的第一存储器切换至所述FPGA的第二存储器进行存储，并向所述DSP发送触发信号，以使所述DSP响应所述触发信号并对所述频率变化信号进行处理，确定所述干扰信号数据对应的干扰类型。其中，所述第一存储器为双口随机存取存储器，所述第二存储器为同步动态随机存储器SDRAM。其中，所述DSP对所述频率变化信号的处理具体包括：滤波、小波变换以及功率谱分析中的至少一种。其中，所述现场可编程门阵列FPGA采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据的步骤包括如下步骤：将所述光纤传感器采集到的振动信号调节成光纤干涉信号；将所述光纤干涉信号转换成电压模拟信号；所述现场可编程门阵列FPGA采集所述电压模拟信号，并将所述电压模拟信号转换成数字信号后进行存储。为解决上述技术问题，本专利技术采，用的另一个技术方案是：提供一种光纤传感器的信号采集与处理装置，所述装置包括FPGA以及与其电连接的DSP，FPGA控制单元采集并存储所述光纤传感器输出的数据，并判断存储的所述数据的数据量是否达到预先设定值；所述FPGA用于采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据；还用于对所述干扰信号数据进行量化处理，统计并存储经过量化处理后的所述干扰信号数据的设定电平的次数，以确定所述干扰信号数据的频率变化信号；并在将所述频率变化信号发送至所述DSP；所述DSP用于对所述频率变化信号进行处理，并确定所述干扰信号数据对应的干扰类型。其中，所述FPGA具体用于在设定时间长度内，统计并保存经过量化处理后的所述干扰信号数据的上升沿次数，并将各个所述设定时间长度内的上升沿次数组成一组数据，根据所述一组数据表示所述干扰信号数据的频率变化信号。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实施方式的FPGA
采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据后，对所述干扰信号数据进行量化处理，统计并存储经过量化处理后的所述干扰信号数据的设定电平的次数，以确定所述干扰信号数据的频率变化信号，并将频率变化信号发送至DSP进行处理，以确定所述干扰信号数据对应的干扰类型。上述通过对频率变化信号进行提取以确定干扰信号类型的方式，干扰类型确定的准确率提高到了95％。相较于现有的光纤耦合器干涉技术和相位生成载波技术，准确率得到了大幅度提升，而且，在整个过程中，无需载波的额外参与，处理过程得到了大幅度简化，节省了干扰类型确定时间，进一步提高了光纤传感系统的安全稳定性。附图说明图1是本专利技术光纤传感器的信号采集与处理方法一实施方式的流程示意图；图2是本专利技术FPGA一实施方式的结构示意图；图3是本专利技术光纤传感器的信号采集与处理装置一实施方式的结构示意图；图4是本专利技术光纤传感器的信号采集与处理装置另一实施方式的结构示意图。具体实施方式参阅图1，图1是本专利技术光纤传感器的信号采集与处理方法一实施方式的流程示意图。本实施方式信号采集与处理的方法适用于各种光纤传感器的信号的采集和处理，尤其是光纤微振动传感器。如图1所示，本实施方式的光纤传感器的信号采集与处理方法包括如下步骤：101：现场可编程门阵列FPGA采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据。其中，为了描述方便，本申请中的现场可编程门阵列FPGA都描述为FPGA。本实施方式的数字信号处理器DSP都描述为DSP。参阅图2，图2为本专利技术FPGA一实施方式的结构示意图。该FPGA
采用Xilinx公司成本低、功耗低、密度高的FPGA芯片。如图2所示，本实施方式的FPGA包括主控单元201、数据处理单元202、双口随机存取存储器控制单元即双口RAM控制单元203、双口随机存取存储器即双口RAM单元204、外部随机存取存储器控制单元即外部RAM控制单元205、DSP接口单元206以及采样控制单元207。其中，主控单元201控制FPGA的其他单元正常工作；双口RAM控制单元203控制双口RAM单元204进行工作；采样控制单元207控制制模数转换器采集干扰信号数据；DSP接口单元206用于将FPGA处理后的数据发送至DSP进行处理。具体地，为了获取光纤传感器采集到的远程数据，并根据该远程数据确定当前对光纤产生干扰的干扰信号的类型，并以此为依据进行光纤的保护，本实施方式的FPGA本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤传感器的信号采集与处理方法，其特征在于，所述信号采集与处理方法包括：现场可编程门阵列FPGA采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据；对所述干扰信号数据进行量化处理；统计并存储经过量化处理后的所述干扰信号数据的设定电平的次数，以确定所述干扰信号数据的频率变化信号；将所述频率变化信号发送至数字信号处理器DSP进行处理，以确定所述干扰信号数据对应的干扰类型。

【技术特征摘要】
1.一种光纤传感器的信号采集与处理方法，其特征在于，所述信号采集与处理方法包括：现场可编程门阵列FPGA采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据；对所述干扰信号数据进行量化处理；统计并存储经过量化处理后的所述干扰信号数据的设定电平的次数，以确定所述干扰信号数据的频率变化信号；将所述频率变化信号发送至数字信号处理器DSP进行处理，以确定所述干扰信号数据对应的干扰类型。2.根据权利要求1所述的信号采集与处理方法，其特征在于，所述统计并存储经过量化处理后的所述干扰信号数据的设定电平的次数，以确定所述干扰信号数据的频率变化信号的步骤具体包括：在设定时间长度内，统计并保存经过量化处理后的所述干扰信号数据的上升沿次数，并将各个所述设定时间长度内的上升沿次数组成一组数据，根据所述一组数据表示所述干扰信号数据的频率变化信号。3.根据权利要求1所述的信号采集与处理方法，其特征在于，所述FPGA采集并存储所述光纤传感器输出的干扰信号数据的步骤具体包括：所述FPGA在设定频率内控制模数转换器采集所述光纤传感器输出的干扰信号数据；保存所述干扰信号数据，并在等待预定周期后进行下一次数据采集。4.根据权利要求3所述的信号采集与处理方法，其特征在于，所述设定频率为250kbs，所述预定周期为4个时钟周期。5.根据权利要求1所述的信号采集与处理方法，其特征在于，所述将所述频率变化信号发送至数字信号处理器DSP进行处理的步骤具体包括：所述FPGA判断所述频率变化信号的数据量是否达到预先设定值；如果所述数据量达到所述预先设定值，将所述频率变化信号从所述FPGA的第一存储器切换至所述FPGA的第二存储器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘博宇，聂鑫，刘本刚，魏照，宋善德，李建彬，魏嘉，
申请(专利权)人：深圳艾瑞斯通技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44