这是一种在分布式光纤温度测量系统中Ａ／Ｄ转换的处理方法。为提高精度，测量系统采用Ｓｉｇｍａ Ｄｅｌｔａ调制器代替Ａ／Ｄ转换器。由大规模可编程器件设计计数器完成对Ｓｉｇｍａ Ｄｅｌｔａ调制器输出码流的计数。无论待测量是何实数，都可由系统精度确定为一个有理数。从而Ｓｉｇｍａ Ｄｅｌｔａ调制器的输出具有周期性。而通过对输出数据作相关分析，可以确定其周期长度，从而在一个周期内作平均计算，可在最短时间获得最高精度，使测量数据没有冗余，提高整个分布式光纤温度测量系统的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测量系统类，具体地说是一种在分布式光纤温度测量中的A/D转换方法，可以提高测量数据的计算精度和计算速度，提高测量系统性能。
技术介绍
分布式光纤温度测量系统原理框图如附附图说明图1所示。在分布式光纤温度测量系统中，光纤即作为传输介质又作为传感器来使用。通过双向耦合器和波分复用器，把多个不同波长的激光发射到光纤中。随测量现场情况不同，携带光纤实时温度信息的喇曼散射光会沿光纤反射回来，由光电装置对这些散射光进行采集。由于喇曼散射光比较弱，需要放大器对其信号进行放大处理。然后模数转换器将测量结果转换为数字量后用计算机进行处理。温度值是由反斯托克斯和斯托克斯信号的比值确定。但由于普通A/D转换器的精度限制(一般最高为14位)，很难满足高精度温度测量的需要。Sigma Delta A/D转换器由Sigma Delta调制器和数字抽取滤波器组成。由于大规模集成电路和电子技术以及信号处理技术的发展，在近十几年来在高精度数据采集和测量系统中获得了广泛的应用。其具有精度高、成本低、实用方便等特点。现在市场上成熟产品比较多，主要分为两类一是Sigma DeltaA/D转换器，使用与普通A/D装换器相同。另一类是SigmaDelta调制器，在使用时由用户自己设计，在调制器的输出端接数字抽取滤波器，如美国Crystal半导体公司生产的CS5321/CS5322组件，其中CS5321时SigmaDelta调制器，CS5322为可编程多级FIR线性相位数字抽取滤波器。由CS5321对模拟输入信号进行Sigma Delta调制，产生的1位码送CS5322进行多级抽取和滤波，最终输出字长为24位的串行数字信号。本设计只使用Sigma Delta调制器，不需要数字抽取滤波器。由系统设计的计数器(由大规模可编程器件实现)计数并送入计算机存储处理。
技术实现思路
为达到上述专利技术目的，通过如下措施来实现。根据测量系统的精度要求，可以把任意待测量信号近似为有限位数的信号。精度要求不同，则近似的位数也不同。这样，任何待测量信号也就都可以看作为有理数。因为待测量为模拟量，为使用计算机进行高精度数据处理，采用Sigma Delta调制器作为A/D转换器。则对应有理数输入的调制器1-bit码流输出具有周期性(参见GRAY and RRIEDMAN等人在1987，1988年研究成果，IEEE论文)。通过对SigmaDelta调制器输出数据直接分析，计算机可以在一个周期内对输出码流计数并平均计算得到输入模拟量，即测量点的温度值，完成数据测量和处理过程。因为分布式光纤温度测量系统的测量点非常多，而且Sigma Delta调制器工作于过取样，所以Sigma Delta调制器的输出码流数据量非常大。只在一个周期内计算可以用较短的时间获得高精度的结果。从而满足分布式光纤温度测量快速、准确的要求。具体实施例方式为实现高精度测量，系统设计采用Sigma Delta A/D转换器(最高可以达到24位)。但由于其中的数字抽取滤波器比较复杂，为简化设计，改进为直接由计数器对Sigma Delta调制器输出码流计数并由计算机进行处理。即由Sigma Delta调制器完成A/D转换器的功能。图1系统A/D转换器由Sigma Delta调制器代替，由计算机和CPLD计数器对Sigma Delta调制器输出的码流直接计数和存储处理。Sigma Delta调制器输出的是1位码流，其输出码流中1和-1的个数比与输入模拟信号的大小成比例。但由于是分布式测量，测量点多，而且SigmaDelta调制器是过取样，取样速率远高于Nyquist速率，所以计数值是非常大的，对存储和计算机处理要求较高。通过本专利技术方法，根据测量系统要求，将待测量看作是与测量系统精度相一致的信号，则被测量可以看作为有理数，由于系统限制，过高精度也没有必要。这样调制器输出码流具有周期性且周期等于该有理数的分母。通过对输出序列进行自相关分析，当其变化为一个周期时具有最大值且等于周期数。即ryy(m)=Σn=0N-1y(n)y(n+m)]]>当m＝T(T为周期)最大且等于T。这样，只在一个周期内进行平均计算可以在最短时间获得高精度结果，计算没有冗余具体实现算法由本专利技术专利实现，从而保证高精度分布式光纤温度测量系统的要求。权利要求1.一种在分布式光纤温度测量系统中A/D转换的处理方法，为提高精度，采用SigmaDelta调制器代替A/D转换器，通过在一个周期内计算处理，可以在短的计算时间获得高精度。2.据权利要求1所述的在分布式光纤温度测量系统中A/D转换的处理方法，其特征是根据分布式光纤温度测量系统的精度要求，将输入待测量信号看作为具有一定精度的有理数，通过这样处理，任何待测量信号的精度随测量系统精度确定。3.根据权利要求1所述的在分布式光纤温度测量系统中A/D转换的处理方法，其特征是通过上述转换，Sigma Delta调制器输出码流具有周期性且与有理数的分母相同，而通过对Sigma Delta调制器输出码流作相关分析，可以确定周期长度，由于处理在Sigma Delta调制器的输出端进行，使GRAY等人的研究结论具有实用性。4.根据权利要求1所述的在分布式光纤温度测量系统中A/D转换的处理方法，其特征是Sigma Delta调制器输出的1位码流中1和-1的个数比与输入模拟信号的大小成比例，只在一个周期内对输出码流计算，可以在最短时间获得高精度，计算处理没有冗余，计算速度快。全文摘要这是一种在分布式光纤温度测量系统中A/D转换的处理方法。为提高精度，测量系统采用Sigma Delta调制器代替A/D转换器。由大规模可编程器件设计计数器完成对Sigma Delta调制器输出码流的计数。无论待测量是何实数，都可由系统精度确定为一个有理数。从而Sigma Delta调制器的输出具有周期性。而通过对输出数据作相关分析，可以确定其周期长度，从而在一个周期内作平均计算，可在最短时间获得最高精度，使测量数据没有冗余，提高整个分布式光纤温度测量系统的性能。文档编号G02F7/00GK1892195SQ20051004397公开日2007年1月10日 申请日期2005年7月6日 优先权日2005年7月6日专利技术者曹立军, 孙忠周 申请人:威海康威通信技术有限公司, 曹立军, 孙忠周本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在分布式光纤温度测量系统中Ａ／Ｄ转换的处理方法，为提高精度，采用ＳｉｇｍａＤｅｌｔａ调制器代替Ａ／Ｄ转换器，通过在一个周期内计算处理，可以在短的计算时间获得高精度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹立军，孙忠周，
申请(专利权)人：威海康威通信技术有限公司，曹立军，孙忠周，
类型：发明
国别省市：37[中国|山东]
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