针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的方法与流程

本发明涉及周界安防入侵检测技术领域，具体是指一种针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的方法。

背景技术：

光纤振动入侵探测器的原理是当发生翻越、穿过、攀爬、暴力入侵等行为时产生振动导致的微应变，而采用的光纤光缆对该应变非常敏感，最终令输出光发生变化，进而触发系统报警。

针对上述的入侵行为，在检测时通常是在光纤的测量点附近进行敲击来制造振动以检测产品的报警功能。近年来随着光纤振动入侵探测器的发展趋于成熟，许多厂家对其漏报率提出了要求，针对漏报率通常是由测试人员反复地进行敲击试验来对探测器系统的漏报次数进行统计，这样会导致测试效率低下且重复性较差。

技术实现要素：

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种满足测试效率高、重复性好、适用范围较为广泛的针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的方法。

为了实现上述目的，本发明的针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的方法如下：

该实现针对光纤振动入侵探测器进行智能型振动测试控制的方法，其主要特点是，所述的方法基于针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的系统实现，所述的系统包括数据控制模块和振动信号生成模块，所述的数据控制模块和振动信号生成模块相连接，所述的数据控制模块用于将计算机输出的数字量转换成模拟量，输出控制电压；所述的振动信号生成模块用于根据控制电压的改变来改变压电陶瓷的位移，产生振动信号；

所述的振动信号生成模块包括压电陶瓷和压电驱动器，所述的压电陶瓷和压电驱动器相连接，所述的数据控制模块发出电压信号至压电驱动器，压电驱动器控制压电陶瓷的位移，通过改变控制信号的频率和幅值使压电陶瓷产生相应的振动信号，压电陶瓷将压电反馈信号传递至数据控制模块，通过闭环控制保证压电陶瓷产生信号的精度要求；

所述的方法包括以下步骤：

(1)在测试点上进行动作模拟，按照规定条件下的测试要求产生振动信号；

(2)振动传感器模块和数据采集模块将测试点产生的振动信号输入至数据处理模块，采集振动信号；

(3)数据处理模块对采集的振动信号进行分析处理，提取振动信号的参数，并通过算法优化生成可控的振动控制信号；

(4)数据控制模块将振动控制信号输出至振动信号生成模块上，对压电陶瓷进行激励，压电陶瓷在测试点上产生对应的振动信号，振动信号生成模块产生振动反馈信号至数据处理模块；

(5)通过振动传感器模块和数据采集模块采集测试点上压电陶瓷产生的振动信号，比较分析压电陶瓷产生的振动信号和动作模拟产生的振动信号；

(6)调用最终控制参数生成控制信号，设定重复测试次数，对测试点进行振动测试。

较佳地，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：

(5.1)通过振动传感器模块和数据采集模块采集测试点上压电陶瓷产生的振动信号；

(5.2)比较分析压电陶瓷产生的振动信号和动作模拟产生的振动信号，判断两者偏差是否小于规定值，如果是，则该振动信号为该次动作模拟下的等效振动信号，将该次振动控制信号的参数存入数据库中；否则，对振动信号控制参数进行优化，继续步骤(4)直至偏差满足规定值。

较佳地，所述的振动信号生成模块用于根据控制电压的改变来改变压电陶瓷的位移，产生振动信号，所述的振动信号生成模块包括压电陶瓷和压电驱动器，所述的压电陶瓷和压电驱动器相连接，所述的数据控制模块发出电压信号至压电驱动器，压电驱动器控制压电陶瓷的位移，通过改变控制信号的频率和幅值使压电陶瓷产生相应的振动信号，压电陶瓷将压电反馈信号传递至数据控制模块，通过闭环控制保证压电陶瓷产生信号的精度要求。

较佳地，所述的数据控制模块用于将计算机输出的数字量转换成模拟量，输出控制电压。

较佳地，所述的数据控制模块产生控制信号，使压电振动信号生成模块产生振动信号，数据采集模块采集振动信号作为外环控制中的反馈量，数据处理模块中进行运算，进行完成外环的闭环控制。

较佳地，所述的振动传感器模块包含振动位移传感器，或由振动加速度传感器及其电荷放大器组成。

采用了本发明的针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的方法，测试系统包括振动传感器模块、数据采集模块、数据处理模块、数据控制模块、振动信号生成模块。控制系统采用双闭环控制方法。内环的数据控制模块发出电压信号使压电驱动器，继而压电驱动器控制压电陶瓷的位移，通过改变控制信号的频率和幅值使压电陶瓷产生相应的振动信号。外环的数据控制模块发生控制信号使振动信号生成模块产生振动信号，数据采集模块将该次振动信号采集上来作为外环控制中的反馈量在数据处理模块中进行运算，进行完成外环的闭环控制，具有广泛的应用范围。

附图说明

图1为本发明的针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的方法的结构图。

图2为本发明的用于光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的方法的流程图。

图3为本发明的针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的方法的布置示意图。

附图标记：

1压电陶瓷

2振动位移传感器(或振动加速度传感器)

3测试点

4光缆

5光纤振动入侵探测器

6测试平板

7～9胶带

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的该针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的系统，其中包括数据控制模块和振动信号生成模块，所述的数据控制模块和振动信号生成模块相连接，所述的数据控制模块用于将计算机输出的数字量转换成模拟量，输出控制电压；所述的振动信号生成模块用于根据控制电压的改变来改变压电陶瓷的位移，产生振动信号；

所述的振动信号生成模块包括压电陶瓷和压电驱动器，所述的压电陶瓷和压电驱动器相连接，所述的数据控制模块发出电压信号至压电驱动器，压电驱动器控制压电陶瓷的位移，通过改变控制信号的频率和幅值使压电陶瓷产生相应的振动信号，压电陶瓷将压电反馈信号传递至数据控制模块，通过闭环控制保证压电陶瓷产生信号的精度要求。

作为本发明的优选实施方式，所述的系统还包括数据采集模块和数据处理模块，所述的数据采集模块与振动信号生成模块相连接，所述的数据处理模块与数据采集模块和振动信号生成模块相连接，所述的数据采集模块用于将振动传感器模块产生的模拟量信号转换成数字量信号，所述的数据处理模块用于将采集上来的数据进行数据分析、数据处理、数据存储，并对控制信号进行参数优化，生成可靠的控制参数；

所述的数据控制模块产生控制信号，使压电振动信号生成模块产生振动信号，数据采集模块采集振动信号作为外环控制中的反馈量，数据处理模块中进行运算，进行完成外环的闭环控制。

作为本发明的优选实施方式，所述的振动信号生成模块，包括压电陶瓷、压电驱动器和压电驱动电源，所述的压电陶瓷和压电驱动器相连接，压电陶瓷输出压电反馈信号，所述的压电驱动电源与压电陶瓷和压电驱动器相连接。

作为本发明的优选实施方式，所述的振动传感器模块包含振动位移传感器，或由振动加速度传感器及其电荷放大器组成。

本发明的该基于上述系统实现针对光纤振动入侵探测器进行智能型振动测试控制的方法，其中包括以下步骤：

(1)在测试点上进行动作模拟，按照规定条件下的测试要求产生振动信号；

(2)振动传感器模块和数据采集模块将测试点产生的振动信号输入至数据处理模块，采集振动信号；

(3)数据处理模块对采集的振动信号进行分析处理，提取振动信号的参数，并通过算法优化生成可控的振动控制信号；

(4)数据控制模块将振动控制信号输出至振动信号生成模块上，对压电陶瓷进行激励，压电陶瓷在测试点上产生对应的振动信号，振动信号生成模块产生振动反馈信号至数据处理模块；

(5)通过振动传感器模块和数据采集模块采集测试点上压电陶瓷产生的振动信号，比较分析压电陶瓷产生的振动信号和动作模拟产生的振动信号；

(6)调用最终控制参数生成控制信号，设定重复测试次数，对测试点进行振动测试。

作为本发明的优选实施方式，所述的步骤(5)具体包括以下步骤：

(5.1)通过振动传感器模块和数据采集模块采集测试点上压电陶瓷产生的振动信号；

(5.2)比较分析压电陶瓷产生的振动信号和动作模拟产生的振动信号，判断两者偏差是否小于规定值，如果是，则该振动信号为该次动作模拟下的等效振动信号，将该次振动控制信号的参数存入数据库中；否则，对振动信号控制参数进行优化，继续步骤(4)直至偏差满足规定值。

作为本发明的优选实施方式，所述的振动信号生成模块用于根据控制电压的改变来改变压电陶瓷的位移，产生振动信号，所述的振动信号生成模块包括压电陶瓷和压电驱动器，所述的压电陶瓷和压电驱动器相连接，所述的数据控制模块发出电压信号至压电驱动器，压电驱动器控制压电陶瓷的位移，通过改变控制信号的频率和幅值使压电陶瓷产生相应的振动信号，压电陶瓷将压电反馈信号传递至数据控制模块，通过闭环控制保证压电陶瓷产生信号的精度要求。

作为本发明的优选实施方式，所述的数据控制模块用于将计算机输出的数字量转换成模拟量，输出控制电压。

作为本发明的优选实施方式，所述的数据控制模块产生控制信号，使压电振动信号生成模块产生振动信号，数据采集模块采集振动信号作为外环控制中的反馈量，数据处理模块中进行运算，进行完成外环的闭环控制。

作为本发明的优选实施方式，所述的振动传感器模块包含振动位移传感器，或由振动加速度传感器及其电荷放大器组成。

本发明的具体实施方式中，测试系统包括振动传感器模块、数据采集模块、数据处理模块、数据控制模块、振动信号生成模块。

振动传感器模块，包括振动位移传感器，优选的能同时包括振动加速度传感器及其电荷放大器，用于将测试点上的振动信号转换成模拟量信号。

数据采集模块，包括数据采集卡及其信号处理模块，用于将振动传感器模块产生的模拟量信号转换成数字量信号。

数据处理模块，包括工控机及控制软件，一方面对采集上来的数据进行数据分析、数据处理、数据存储，另一方面，对系统中的控制信号通过算法进行参数优化，生成可靠的控制参数。

数据控制模块，包括控制卡及其信号处理模块，用于将计算机输出的数字量转换成模拟量，输出控制电压至振动信号生成模块。

振动信号生成模块，包括压电陶瓷、压电驱动器及压电驱动电源，随着控制电压的改变进而改变压电陶瓷的位移，进而产生振动信号，同时压电驱动器能够反馈压电陶瓷的信号。

在本发明中，γ1为上位机软件中的数据处理模块给出的振动控制信号；γ2为压电陶瓷上的反馈信号给出的振动反馈信号；γ3为振动传感器和数据采集模块采集到的振动信号；γ4为本系统最终生成的振动信号。

步骤s1：在测试点上进行动作模拟，按照规定条件下的测试要求如从特性高度连续落在测试点上以产生振动信号；

步骤s2：通过振动传感器模块和数据采集模块将测试点所产生的振动信号输入至数据处理模块，对该信号γ3进行采集；

步骤s3：通过数据处理模块对采集的振动信号进行分析处理，提取振动信号的参数如振幅、速度、加速度、频率、相位等，并在软件中通过算法优化生成一个新的可控的振动控制信号γ1；

步骤s4：通过数据控制模块将振动控制信号输出至振动信号生成模块上，对压电陶瓷进行激励，压电陶瓷在测试点上产生对应的振动信号，同时振动信号生成模块产生振动反馈信号γ2至数据处理模块，此时数据控制模块通过振动反馈信号对振动控制信号进行闭环控制以减少压电陶瓷的迟滞和非线性；

步骤s5：通过振动传感器模块和数据采集模块将测试点上压电陶瓷产生的振动信号进行采集，上位机程序对压电陶瓷产生的振动信号和s2中的动作模拟产生的振动信号进行比较分析，当两者偏差小于规定值时，该振动信号即为该次动作模拟下的等效振动信号，将该次振动控制信号的参数存入数据库中，如果两者偏差大于等于规定值，则通过程序中的算法对振动信号控制参数进行优化，继续实施步骤s4直至偏差满足规定值；

步骤s6：调用s5中的最终控制参数以生成控制信号，设定重复测试次数，对测试点进行振动测试。

控制系统采用双闭环控制方法，具体为：

内环：通过数据控制模块和振动信号生成模块组成，数据控制模块发出电压信号使压电驱动器，继而压电驱动器控制压电陶瓷的位移，通过改变控制信号的频率和幅值使压电陶瓷产生相应的振动信号。同时，压电陶瓷上装有传感器，将反馈信号传递回数据控制模块，通过闭环控制保证压电陶瓷产生信号的精度满足要求。

外环：通过数据控制模块、数据采集模块、数据处理模块和振动信号生成模块共同组成，数据控制模块发生控制信号使振动信号生成模块产生振动信号，数据采集模块将该次振动信号采集上来作为外环控制中的反馈量在数据处理模块中进行运算，进行完成外环的闭环控制。

采用了本发明的针对光纤振动入侵探测器实现智能型振动测试的方法，测试系统包括振动传感器模块、数据采集模块、数据处理模块、数据控制模块、振动信号生成模块。控制系统采用双闭环控制方法。内环的数据控制模块发出电压信号使压电驱动器，继而压电驱动器控制压电陶瓷的位移，通过改变控制信号的频率和幅值使压电陶瓷产生相应的振动信号。外环的数据控制模块发生控制信号使振动信号生成模块产生振动信号，数据采集模块将该次振动信号采集上来作为外环控制中的反馈量在数据处理模块中进行运算，进行完成外环的闭环控制，具有广泛的应用范围。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。