[发明专利]一种实时光纤扰动传感的定量测量装置及其方法

摘要

本发明公开了一种实时光纤扰动传感的定量测量装置及其方法，包括相位敏感光时域反射计；双通道模数转换器；FPGA模块；DDR3随机存储器；工控计算机和GPU。与现有技术相比，本发明使用外差探测的方式对相位敏感光时域反射计的相位进行解调，实现了对扰动强度的定量测量；其数据处理方式使用滑动窗口模式，能够实现扰动的过渡显示，提高了结果的可读性；利用新型FPGA芯片大容量、高并发速度和DDR3随机存储器高带宽、高容量的特点，实现了数据的多级缓存，多通道并行计算与流水线处理，解决了光纤扰动传感系统长距离和高速度不能同时实现的问题，同时利用GPU对扰动进行卷积神经网络模式识别与分类，具有较好的实时性和准确性。

主权项

1.一种实时光纤扰动传感的定量测量装置，其特征在于，包括相位敏感光时域反射计、双通道模数转换器、FPGA模块、DDR3随机存储器、工控计算机和GPU，其中，所述相位敏感光时域反射计与双通道模数转换器相连接，用于采集I、Q两路模拟信号；所述FPGA模块与双通道模数转换器相连接，用于进行数据接收和计算短时能量数据并发送给工控计算机；所述DDR3随机存储器与FPGA模块相连接，用于缓存数据；所述工控计算机与FPGA模块相连接，用于将接收到的数据显示在上位机界面上并同时发送给GPU；所述GPU与工控计算机相连接，用于进行模式识别并将结果发送给工控计算机；所述相位敏感光时域反射计进一步包括：激光光源、时序控制器、光耦合器、声光调制器、掺铒光纤放大器、环行器、传感光纤、双平衡探测器、正交解调器、本地本振信号，其中，所述激光光源通过光纤连接光耦合器，将激光分为两路：一路作为参考光，另一路通过光纤依次连接声光调制器，掺铒光纤放大器，环行器A口和传感光纤，散射光沿B口返回，经C口出射；光耦合器两输入端分别连接参考光和散射光，输出端连接双平衡探测器；双平衡探测器的输出端与本地本振信号连接正交解调器，正交解调器输出两路I、Q模拟信号；相位敏感光时域反射计由时序控制器控制其运行并为后续信号处理提供定时脉冲。