光纤振动传感系统智能适配参数控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型是光纤振动传感系统智能适配参数控制装置，涉及光纤传感领域以及 信号处理领域。
【背景技术】
[0002] 随着光纤和光电子器件技术研宄的不断深入，光纤传感技术得到了突飞猛进的发 展。由于光纤传感器的体积小、质量轻、精度高、响应快、动态范围宽、响应快等优点，并且它 具有良好的抗电磁干扰、耐腐蚀性和不导电性，所以在很多领域都应用广泛。其可以探测的 物理量有电压、电流、加速度、流速、压力、温度、位移等。用于测量振动信号的光纤振动传感 器就是其中一员，目前已被应用于周界安防、管道防护及线缆安全监测等领域。
[0003] 光纤振动传感系统对光纤中的背向散射光信号的参数进行分析，提取和分离出其 所载的振动事件所含信号序列的强度、频率及空间信息及特征，准确识别出振动事件。然 而，在不易识别的小振动信号存在的情况下，振动信号易受光纤中的背景噪声干扰，使测量 结果的准确性降低；同时，在大背景噪声，即大风、大雨等情况下，系统接收到的背向散射光 信号强度会大幅增加，极易超出系统中增益放大器的动态范围，同样影响测量结果的准确 性。为此，需要提高小振动信号时系统的灵敏度和信噪比，同时提高大背景噪声下的系统的 动态测量范围。
[0004] 在现有的技术中，提高系统的灵敏度和信噪比的方法有设计宽带高灵敏度光接收 机，但其提高能力有限，且不具有自适应性；还有使用平均周期图法，即进行傅里叶变换，对 信号在频域上表现的特征进行分析处理，这种方法的算法较为复杂，且适用于被测信号以 一定频率持续存在的环境。提高系统的动态测量范围的方法有将连续波信号的幅值或峰值 与预设阈值进行比较，根据比较的结果对可控增益放大器进行调节，使得信号的范围保持 稳定，但这种方法只对可控增益放大器单一调节，调节范围有限。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型提供一种光纤振动传感系统智能适配参数控制装置，实现了小背景信 号下的高灵敏度和高信噪比，以及大动态测量范围，同时兼顾系统的能耗分析，最大限度地 降低了系统能耗。
[0006] 本实用新型采用如下技术方案：
[0007] -种光纤振动传感系统智能适配参数控制装置，包括：一个光源模块和一个综合 参数控制模块，
[0008] 所述的光源模块的输出接口连接有光纤光路，且与所述的光纤光路的输入接口相 连接，所述的光纤光路的输出接口连接有光接收机，且与所述的光接收机的输入接口相连 接，所述的光接收机的输出接口连接有增益可控放大器，且与所述的增益可控放大器的信 号输入接口相连接，所述的增益可控放大器的输出接口连接有目标事件滤除模块，且与所 述的目标事件滤除模块的输入接口相连接，所述的目标事件滤除模块的输出接口连接有模 数转换模块，且与所述的模数转换模块的输入接口相连接，所述的模数转换模块的输出接 口连接至所述的综合参数控制模块的输入接口，
[0009] 所述的综合参数控制模块的增益控制数字电压输出接口连接有电路参数调节模 块，且与所述的电路参数调节模块的电路控制数字电压输入接口相连，所述的电路参数调 节模块的增益控制模拟电压输出接口连接至所述的增益可控放大器的控制输入接口，
[0010] 所述的综合参数控制模块的驱动电流控制数字电压输出接口连接有光源参数调 节模块，且与所述的光源参数调节模块的驱动电流控制数字电压输入接口相连，所述的光 源参数调节模块的驱动电流输出接口连接至所述的光源模块的驱动电流输入接口，
[0011] 整个装置构成两个闭环回路，实现闭环参数控制。
[0012] 与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
[0013] 本实用新型对系统所处环境及状态进行分类，对小背景信号下的电压信号进行放 大，提高了小背景信号下的系统灵敏度，同时对大背景信号下的电压信号进行缩小，提高了 系统的动态测量范围。
[0014] 本实用新型对应不同环境下的光纤振动传感系统有不同的参数控制方法，使系统 能在不同的环境下正常工作，具有高适应性。
[0015] 增大光源输出功率能提高光接收机的输入光功率，进而提高光接收机的信噪比， 增大放大器增益能提高放大器的信噪比，因此本实用新型提高了小背景信号下的系统信噪 比。
[0016] 本实用新型对增益可控放大器的增益倍数和光源模块的驱动电流进行综合调节， 输出电压信号的可调节范围更大，系统的动态测量范围也更大。
[0017] 本实用新型对光源模块的驱动电流即光源功率进行调节，在小背景信号下优先提 高增益可控放大器的增益，在大背景信号下优先降低光源模块的驱动电流，将光源模块的 功率始终控制在所需的最小范围内，即降低了系统的能耗。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型的结构图；
[0019] 图2为本实用新型中光纤光路的结构框图；
[0020] 图3为本实用新型中光源模块和光源参数调节模块的硬件电路图；
[0021] 图4为本实用新型中光接收机的硬件电路图；
[0022] 图5为本实用新型中增益可控放大器的硬件电路图；
[0023] 图6为本实用新型中目标事件滤除模块的硬件电路图；
[0024] 图7为本实用新型中模数转换模块的硬件电路图；
[0025] 图8为本实用新型中电路参数调节模块的硬件电路图；
[0026] 图9为现场可编程门阵列（FPGA)的I/O BANKO的硬件电路图；
[0027] 图10为现场可编程门阵列（FPGA)的I/O BANKl的硬件电路图；
[0028] 图11为现场可编程门阵列（FPGA)的I/O BANK2的硬件电路图；
[0029] 图12为现场可编程门阵列（FPGA)的I/O BANK3的硬件电路图；
[0030] 图13为现场可编程门阵列（FPGA)的I/O BANK4的硬件电路图；
[0031] 图14为现场可编程门阵列（FPGA)的I/O BANK5的硬件电路图；
[0032] 图15为现场可编程门阵列（FPGA)的电源接口硬件电路图；
[0033] 图16为现场可编程门阵列（FPGA)的接地接口硬件电路图；
[0034] 图17为现场可编程门阵列（FPGA)的GTP接口硬件电路图；
[0035] 图18为现场可编程门阵列（FPGA)的NC接口硬件电路图；
[0036] 图19为小背景信号下进行参数综合控制的输出电压^前后对比图；
[0037] 图20为小背景信号下进行参数综合控制的过低电压阈值率LCLsn前后对比图；
[0038] 图21为大背景信号下进行参数综合控制的输出电压^前后对比图；
[0039] 图22为大背景信号下进行参数综合控制的过高电压阈值率LCHsn前后对比图；
[0040] 图23为大背景信号下进行综合参数控制与只调节放大器增益时光源模块功率的 对比图；
[0041] 图24为小背景信号下进行综合参数控制与只调节放大器增益、只调节光源模块 驱动电流时电压放大倍数的对比图；
[0042] 图25为大背景信号下进行综合参数控制与只调节放大器增益、只调节光源模块 驱动电流时电压放大倍数的对比图。
【具体实施方式】
[0043] -种光纤振动传感系统智能适配参数控制装置，包括：一个光源模块1和一个综 合参数控制模块7，
[0044] 所述的光源模块1的输出接口连接有光纤光路2,且与所述的光纤光路2的输入接 口相连接，所述的光纤光路2的输出接口连接有光接收机3,且与所述的光接收机3的输入 接口相连接，所述的光接收机3的输出接口连接有增益可控放大器4,且与所述的增益可控 放大器4的信号输入接口相连接，所述的增益可控放大器4的输出接口连接有目标事件滤 除模块5,且与所述的目标事件滤除模块5的输入接口相连接，所述的目标事件滤除模块5 的输出接口连接有模数转换模块6,且与所述的模数转换模块6的输入接口相连接，所述的 模数转换模块6的输出接口连接至所述的综合参数控制模块7的输入接口，
[0045] 所述的综合参数控制模块7的增益控制数字电压输出接口连接有电路参数调节 模块8,且与所述的电路参数调节模块8的电路控制数字电压输入接口相连，所述的电路参 数调节模块8的增益控制模拟电压输出接口连接至所述的增益可控放大器4的控制输入接 □，
[0046] 所述的综合参数控制模块7的驱动电流控制数字电压输出接口连接有光源参数 调节模块9,且与所述的光源参数调节模块9的驱动电流控制数字电压输入接口相连，所述 的光源参数调节模块9的驱动电流输出接口连接至所述的光源模块1的驱动电流输入接 □，
[0047] 整个装置构成两个闭环回路，实现闭环参数控制。
[0048] 所述的光纤光路2包括2 X 2親合器和传感光纤，2 X 2親合器的一端接收来自所述