在线监测及调节光纤传感器性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及传感领域，尤其是关于在线监测及调节光纤传感器性能的方法。
【背景技术】
[0002] 传感器在朝着灵敏、精确、适应性强、小巧和智能化的方向发展。在这一过程中， 光纤传感器这个传感器家族的新成员倍受青睐。光纤具有很多优异的性能，例如：具有抗 电磁和原子辐射干扰的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐 水、耐高温、耐腐蚀的化学性能等，它能够在人达不到的地方（如高温区），或者对人有害的 地区（如核辐射区），起到人的耳目的作用，而且还能超越人的生理界限，接收人的感官所 感受不到的外界信息。
[0003] 如图1所示，光纤传感器包括发射端10和接收端20,其中发射端10和接收端20 通过光路耦合传输系统30进行光学连结。但是，光纤传感器包括的三部分中任一部分工作 效率的变化都直接影响着光纤传感器的性能，造成不可估的经济损失甚至安全事故。其中 引起发射端10性能变化的主要原因包括：温度、湿度的剧烈变化或光源自身发光效率特性 的改变等；引起光路耦合传输系统30性能变化的主要原因包括：光纤老化，光纤端面沉积 灰尘、油污等污染物，光纤偏离最佳耦合位置等；引起接收端20性能下降的主要原因包括： 光功率探测器光电响应度下降等。
[0004] 其中对于发射端10光源工作性能的监控，常用的方法为：在发射端10增加一个 光功率探测器，用于实时监控光源光功率。如果监测到光源光功率有明显变化，则调节光源 的驱动电流。但是这种增加光功率探测器的方法增加了产品成本的同时只能监测到发射端 10的工作性能，无法同时反映光路耦合传输系统30及接收端20的工作性能。
【发明内容】
[0005] 本发明提供在线监测及调节光纤传感器性能的方法，其发明目的为：在发射端、光 路耦合传输系统、接收端由于某些原因使光纤传感器的工作性能发生变化时，能够实时在 线监测发射端、光路耦合传输系统、接收端的性能。
[0006] 本发明的另一发明目的为：保证光纤传感器产品性能的同时降低生产成本。
[0007] 为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：在线监测及调节光纤传感 器性能的方法，其光纤传感器包括发射端和接收端，其中发射端和接收端通过光路耦合传 输系统进行光学连结；其步骤包括：首先，光纤传感器开始工作；其次，当光纤传感器运行 一个监测时间段后，采样发射端的驱动电流和接收端的响应电流，继而光纤传感器运行下 一个监测时间段后，保持发射端驱动电流不变，再次采样接收端的响应电流，并将两次采 样到的响应电流的差值与第一次采样的响应电流的预设倍数做比较；最后，根据上一步骤 的比较结果，判断执行光纤传感器的性能调节。
[0008] 其中，优选实施方式为：当光纤传感器运行到某一监测时间段时，采样接收端的响 应电流未超过预设变化范围时，无需调节光纤传感器；此时，返回上一步判断下一监测时间 段的接收端响应电流。
[0009] 其中，优选实施方式为：当光纤传感器运行到某一监测时间段时，采样接收端的响 应电流超过预设范围时，从发射端的驱动光源开始着手判断和调节。
[0010] 其中，优选实施方式为：发射端的驱动电流未超过上限值，则将发射端的驱动电流 重新赋值后，进入下一个监测时间段；发射端的驱动电流已超过上限值，此时光纤传感器停 止工作，输出警告。
[0011] 其中，优选实施方式为：上述方法可应用于利用光的强度变化工作的光纤传感器 中。
[0012] 本发明的在线监测及调节光纤传感器性能的方法相比于现有技术来说具有以下 优点和积极效果：首先，在线监测光纤传感器的性能；其次，自动判断并维护光纤传感器性 能，当光纤传感器的光路传输耦合系统出现明显故障时，输出警告提示用户检查及修；最 后，节约成本。
【附图说明】
[0013] 图1为光纤传感器的光路结构示意图。
[0014] 图2为本发明的光纤传感器阈值动态调节的流程图。
【具体实施方式】
[0015] 为使对本发明的目的、构造特征及其功能有进一步的了解，配合附图详细说明如 下。应当理解，此部分所描述的具体实施例仅可用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0016] 请参考图1，图1为光纤传感器的光路结构示意图。光纤传感器包括发射端10和 接收端20,其中发射端10和接收端20通过光路耦合传输系统30进行光学连结。
[0017] 当光纤传感器在应用场合安装好，开始工作后，其中：
[0018] 时间段^内，发射端10的驱动电流为Iei，从发射端10到接收端20的总工作效率 为η T1，此时接收端2〇输出的响应电流4为：
[0019] Iri= I Ε1 · n Tl (公式 la)
[0020] 其中，从发射端10到接收端20的总工作效率
[0021] η η= η E1* n C1* n R1，（公式 lb)
[0022] 其中ηE1为发射端10光源的发光效率，η ει为光路耦合传输系统30的工作效率， n R1为接收端20的接收效率n R1。
[0023] 时间段t2ft，发射端?ο的驱动电流未曾改变的情况下，此时从发射端?ο到接收 端20的总工作效率为n T2，此时接收端20输出的响应电流'为：
[0024] Ir2= I Ei * rI Τ2 (公式 2a)
[0025] 其中，n T2辛n T1。这意味着发射端10、光路耦合传输系统30、接收端20中至少 其中之一性能发生了变化。但具体变化的部位需要进一步判断。
[0026] 请再参照图2,图2为动态调节光纤传感器阈值的方法流程图。其步骤如下：
[0027] SlO :光纤传感器开始工作；
[0029] S30 :时间段 t2内，I R2= I E1 · nT2〇
[0030] S40 :控制程序将I Ir2-Iri I与IR1*T作比较。其中，T为预设的比例数值。
[0031] S401 :如果I Ir2-Iri I <IR1*T，则认为光纤传感器受到的是一些微扰，无需调整及报 警；返回S20步执行下一时间段监测。
[0032] S402 :如果I Ir2-Iri I彡IR1*T，则先从发射端10的光源开始着手判断及调节。
[0033] S50 :控制程序紧
与Iet做比较。其中，I ET为光源驱动电流上限值。
[0034] S501 :如果
，则表明光源驱动电流未超过光源驱动电流上限值，此时 将光源驱动电流赋值为
，此时从发射端1〇到接收端20的总工作效率η ' T2= nT1;返回S2〇步执行下一时间段监测。
[0035] S502 :如果
，则表明光源驱动电流已超过光源驱动电流上限值，则说 明只调节发射端光功率已无法再将光纤传感器性能保持到原来装调，此时光纤传感器会停 止工作，以免对光源造成不可逆转的损害，并输出警告，提示用户检查光路耦合传输系统30 及接收端20。
[0036] 上述方法主要应用于利用光的强度变化工作的光纤传感器中。
[0037] 本发明的在线监测及调节光纤传感器性能的方法相比于现有技术来说具有以下 优点和积极效果：首先，在线监测光纤传感器的性能；其次，自动判断并维护光纤传感器性 能，当光纤传感器的光路传输耦合系统30出现明显故障时，输出警告提示用户检查及修； 最后，节约成本。
[0038] 以上所述，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发 明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。
【主权项】
1. 在线监测及调节光纤传感器性能的方法，其光纤传感器包括发射端（10)和接收端 (20)，其中发射端（10)和接收端（20)通过光路耦合传输系统（30)进行光学连结；其步骤 包括：首先，光纤传感器开始工作；其次，当光纤传感器运行一个监测时间段后，采样发射 端（10)的驱动电流和接收端（20)的响应电流，继而光纤传感器运行下一个监测时间段后， 保持发射端（10)驱动电流不变，再次采样接收端（20)的响应电流，并将两次采样到的响 应电流的差值与第一次采样的响应电流的预设倍数做比较；最后，根据上一步骤的比较结 果，判断执行光纤传感器的性能调节。2. 如权利要求1所述的在线监测及调节光纤传感器性能的方法，其特征在于：当光纤 传感器运行到某一监测时间段时，采样接收端（20)的响应电流未超过预设范围时，无需调 节光纤传感器；此时，返回上一步判断下一监测时间段的接收端（20)的响应电流。3. 如权利要求1所述的在线监测及调节光纤传感器性能的方法，其特征在于：当光纤 传感器运行到某一监测时间段时，采样接收端（20)的响应电流超过预设范围时，从发射端 (10)的驱动光源开始着手判断和调节。4. 如权利要求3所述的在线监测及调节光纤传感器性能的方法，其特征在于：发射端 (10)的驱动电流未超过上限值，则将发射端（10)的驱动电流重新赋值后，进入下一个监测 时间段；发射端（10)的驱动电流已超过上限值，此时光纤传感器停止工作，输出警告。5. 如权利要求1、2、3或4所述的在线监测及调节光纤传感器性能的方法，其特征在于： 上述方法可应用于利用光的强度变化工作的光纤传感器中。
【专利摘要】本发明提供在线监测及调节光纤传感器性能的方法，其光纤传感器包括发射端和接收端，发射端和接收端通过光路耦合传输系统进行光学连结；其步骤包括：首先，光纤传感器开始工作；其次，当光纤传感器运行一个监测时间段后，采样发射端的驱动电流和接收端的响应电流，继而光纤传感器运行下一个监测时间段后，保持发射端的驱动电流不变，再次采样接收端的相应电流；并将两次采样到的驱动电流的差值与第一次采样的驱动电流的预设倍数做比较；最后，根据上一步骤的比较结果，判断执行光纤传感器的性能调节，该方法能够在线监测光纤传感器的性能并自动判断并维护光纤传感器性能，同时节约成本。
【IPC分类】G01D18/00, G01D5/353
【公开号】CN105043426
【申请号】CN201510500562
【发明人】蒋呈阅, 绪海波
【申请人】昂纳信息技术（深圳）有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月14日