[发明专利]撞击的频率/时间分布图的测定方法及其装置

说明书

本发明涉及一种测定撞击的频率/时间分布图的方法，及实现该方法的装置。

该方法和相应的装置主要用于分析分布式光学温度传感器的测量信号。

根据权利要求1的前序部分，实现该方法的一种装置已被Lecroy公司以“1879管道式多撞击时间数字转换器的名义出售（参见LeCroy公司，研究系统部“1992    Research    Instrumentation    Catalog”，51-53页）。

在分布式光学温度传感器中，将短促的脉冲激光注入一多模光纤，其后向散射的拉曼光的强度是脉冲光注入后时间的函数，根据这个强度即可推导出光纤中的局部温度分布。因为拉曼光非常弱，所以必需将大量的这种单一测量值（测量周期）加以平均。

除模拟方法外，一种被称为光子计数的方法也适用于探测拉曼光随时间的变化。在这种方法中，通常是测定预选的时间间隔（测量窗口）内单一后向散射光子到达的时间。用这种测量单一光子的方法可以获得很好的时间分辨率（同样在温度）测量中也可以获得很好的空间分辨率。）但是，由于在一个测量周期内，后向散射光中仅有一个光子被检测，同时在测量时间结束后，对这次撞击进行的处理又需一定的时间，所以要获得该信号较好的平均结果必需花费很长的时间。如果在一个测量时间窗口范围内处理尽可能多的光子撞击而不仅仅是一个光子，则可缩短该测量过程的时间。

这种方法已经实现，比如上面提到的LeCrog公司出售的多撞击时间数字转换器就采用了这种方法。在下文中，一次撞击被理解为一个数字信号的上升沿或下降沿。光子可以由特定的探测电路转换为这种信号。

所谓“1879管道式多撞击时间数字转换器”的核心器件是一个快速移位寄存器。在测量周期内，移位寄存器的内容由一连串数字式的“1”和“0”形式组成，对应于待测撞击时间的具体值。在移位寄存器中从测量周期的开始到发生一次撞击所测得的时间间隔，被转换为一个二进制数。由结束信号中止测量周期，然后在两次测量的间隙期间确定每次撞击是否予以处理。经过这一测量间隙，这些撞击已被用时间进行编码，并被读入一存贮器，可供随后的后期处理时读出。

在上述这种测量仪器中，撞击探测、撞击分析和撞击的后期处理是接连地进行的。首先探测所有的撞击，然后仅仅对这些撞击进行分析并为最后处理提供条件。这种仪器测量时间较长，为412μS+每次撞击大约50ns。新的测量周期只有在测量间隙时间后才能开始。最后处理，即求取频率/时间分布图并不能在测量期间内，而只能在测量期过后才能进行。

相应地，本发明的一个目的就是提供一种新颖的方法获取测量窗口（时间窗口）内撞击序列的频率/时间分布图，并提供实现该方法的装置。

a）该方法可以在一次测量周期内处理多次撞击;

b）在该方法中处理时间应尽可能地缩短，致使其应不超出测量窗口的持续时间，这样，频率/时间分布图就可以实时地求出，而没有为进行处理所必需的测量周期间的间歇。

在根据本发明的这种获取撞击的频率/时间分布图的方法中：

a）在测量窗口内，探测多次不同撞击的发生;和

b）在特定次数的测量周期内，测定这些撞击所发生的频率。这一目的是因为以下事实而达到的，

c）撞击探测，撞击分析和撞击最后处理均实时地进行;

d）每一测量周期内可处理的撞击次数仅仅受到对单一撞击的探测和后期处理间的持续时间的限制;

e）当外部启动脉冲用系统时钟锁定后，

f）新的测量窗口开启后，以及

g）累计由于测量窗口开启已经过的时钟周期数;

h）撞击被锁定与系统时钟同步;同时

i）标记自测量窗口开启到此时所经过的时钟周期，这称为时间标识;和

k）将对应于该特定时间标识的撞击次数加1。

l）随着测量窗口的重复开启，将对应于每个时间标识值的标记撞击次数累加，从而产生撞击序列的频率/时间分布图。

本发明的这种方法优点就在于撞击探测，撞击分析和撞击后期处理均实时完成，也就是说是在测量期内而不象上述LeCroy公司所售的装置那样是在测量期以后进行。因此可省略两次测量间要进行数据处理的测量间歇，从而显著地缩短了总的测量时间。

另外，再详细说明一种实现上述方法的装置，该装置的特征为：

a）一个最好是由个人计算机（PC）组成的控制单元，用于控制该方法的实施。

b）一台多时间间隔分析仪（MTIA），用于探测、分析和处理撞击序列;和