[实用新型]光纤传感系统连续光波自适应大动态范围信号处理模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种信号处理模块，尤其是一种光纤传感系统连续光波自适应大动态范围信号处理模块，属于光纤传感信号处理的技术领域。

背景技术

光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光纤通信技术的发展而迅猛发展起来的，以光波作为载体，光纤作为媒质，传感外界被测信号的新型技术。概括地说，光纤传感器就是利用光纤将待测量对光纤内传输的光波参量进行调制，并对被调制过的光波信号进行解调检测，从而获得待测量值的一种测量装置。

光波不产生电磁干扰，也不怕电磁干扰，易为各种光探测器件接收，可方便地进行光电或电光转换，易于与高度发展的现代化电子装置和计算机相匹配。光纤工作频带宽，动态范围大，适合于大范围远距离组网和遥测遥控，是一种优良的低损耗传输线；光纤本身电绝缘，体积小，易弯曲，抗电磁干扰，抗辐射，耐压，耐腐蚀，特别适合于易燃、易爆、空间狭窄及强电磁干扰等恶劣环境下使用。因此，光纤传感技术一问世就受到极大重视，几乎在各个领域得到研究与应用，成为传感技术的先导，推动传感技术的蓬勃发展。

光纤的损耗主要包括由于光纤材料和杂质对光能的吸收而引起吸收损耗、光纤内部的散射损耗（主要指瑞利散射）、由于交界面随机的畸变或粗糙所产生的散射损耗、光纤弯曲产生的辐射损耗等，这些损耗中，最重要的是光纤的吸收损耗。由于光纤损耗的影响，连续波信号的变化范围一般很大，信号弱时可以是几微伏，信号强时可以几伏，最强和最弱信号相差很大。

全分布式光纤传感器是利用一根光纤作为延伸的传感元件，光纤上的任意一段既是传感单元，又是其它传感单元的信息传输通道，因而可获得被测量沿此光纤随时间和空间变化的分布信息。它消除了传统传感系统存在的传感“盲区”，从根本上突破了传统的单点测量的限制，是真正意义上的分布式光纤传感器。全分布式光纤传感器主要有两大类：一类基于光纤后向散射的光时域反射（OTDR）技术，另一类基于长距离的干涉技术。全分布式光纤传感器利用一根光纤取代了大量的分立传感器，大大降低了造价，性价比很高，得到了广泛的应用。

宽域全光纤传感系统是利用光纤作为传感介质的一种分布式传感系统，能对沿光纤线路范围内的入侵进行远程和实时的安全监测。由于分布式光纤传感技术能够实现大范围测量场中分布信息的提取，因而它可以应用许多测量领域。因此，光纤传感系统具有广泛的应用价值，研发基于光纤传感的安全监测系统具有重要的经济价值和社会意义。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种光纤传感系统连续光波自适应大动态范围信号处理模块，其能提高信号检测、处理的准确度及稳定性。

按照本实用新型提供的技术方案，所述光纤传感系统连续光波自适应大动态范围信号处理模块，包括用于耦合接收后向散射光的光电探测器；所述光电探测器的输出端自适应控制电路相连，所述自适应控制电路包括可控增益放大器，所述可控增益放大器的输入端与光电探测器相连，可控增益放大器的输出端与信号处理器相连，所述信号处理器的输出端通过D/A转换器与可控增益放大器的控制端相连，信号处理器对可控增益放大器输入的连续波信号进行采集、缓存及比较分析后，通过D/A转换器向可控增益放大器输出增益调节信号，以使经过可控增益放大器后输入信号处理器的连续波信号保持稳定。

所述信号处理器包括FPGA。所述可控增益放大器通过A/D采样卡与信号处理器相连。

所述信号处理器通过USB接口与上位机相连，上位机对信号处理器输入的连续波信号进行存储及模式识别，当所述模式识别后的连续波信号与上位机内的报警信号匹配时，上位机输出预警信号。

所述光电探测器通过环形器耦合传感光纤产生的后向散射光；环形器将电控可变光衰减器衰减后的光信号耦合传感光纤内，电控可变光衰减器位于半导体激光器的光路上，用于对半导体激光器产生的泵浦光信号进行光强衰减。

所述电控可变光衰减器的控制端与信号处理器相连，信号处理器根据对可控增益放大器输入连续波信号比较分析的结果，使得电控可变光衰减器相应衰减半导体激光器输出的光强。

所述信号处理器对连续波信号的比较分析包括幅值比较或峰值比较。

所述信号处理器采集并计算若干连续波信号的均方根值，当所述均方根值与信号处理器内预设阈值相匹配时，信号处理器对连续波信号进行衰减，并向可控增益放大器的控制端输出对应的增益调节信号。

所述信号处理器采集并取出若干连续波信号中的最大峰值，当所述连续波信号的峰值与信号处理器内预设阈值相匹配时，信号处理器对连续波信号进行衰减，并向可控增益放大器的控制端输出对应的增益调节信号。