一种光纤传感数据采集装置的制作方法

1.本实用新型涉及光纤传感器领域，具体地涉及一种光纤传感数据采集装置。


背景技术：

2.分布式温度传感器、分布式应力传感器和光时域反射仪都是用来从光纤中收集物理参数数据的反射系统。该系统中激光源向光纤中发射光脉冲，光纤上的每个点都会产生微弱的散射光。一些散射光会背向散射回激光源。背向反射回来的光包含不同波长的光。通过探测这些背向散射光的波长和强度，可以测量出温度，应力或损耗等物理参数。
3.现有的数据采集卡采集的数据存在采集速度慢，采集数据不准确的缺点，同时无法根据采集的数据进行直观的判断，导致整个巡检工作效率低下，浪费了大量的人力物力。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于能够提供一种光纤传感数据采集装置，其能够增加采集速度，并且设置有备用的存储器，能够增大存储容量，满足光纤传感的应用，另一方面数据采集卡连接有神经网络处理单元，能够对采集的信号进行直接判断，提高整个巡检工作的效率。
5.具体地，本实用新型提供一种光纤传感数据采集装置，其包括激光源、光耦合器、光纤、滤光片、声光调制器、光电转换器、数据采集卡、信号调理电路以及神经网络处理单元，所述声光调制器设置在数据采集卡和激光源之间，所述声光调制器的第一端连接数据采集卡，所述声光调制器的第二端连接激光源，所述声光调制器用于调制激光脉冲，产生超窄线宽激光脉冲，所述数据采集卡的输出端依次连接有信号调理电路和神经网络处理单元，所述信号调理电路用于对采集的信号进行调理，所述神经网络处理单元用于对调理后的信号进行判断并输出模式识别结果，所述信号调理电路连接有滤波器；
6.所述数据采集卡包括主板、电源接口、dc
‑
dc电路、主处理单元、接口单元以及信号处理采集单元，所述主板上设置有sd卡插槽和pci插槽；
7.所述主处理单元包括fpga主芯片、sram芯片和flash芯片，所述接口单元包括pci接口芯片、pci接口、usb接口、sata3接口、网口芯片和网络接口，所述信号处理采集单元包括信号采集接口和adc模数转换器；
8.所述电源接口用于连接直流12v电源，所述电源接口的输出连接所述 dc
‑
dc电路的输入，所述dc
‑
dc电路用于将直流12v转换为指定的直流电源并为各个单元供电；所述fpga主芯片与sram芯片以及flash芯片组成主处理单元，所述sram芯片用于为fpga芯片提供内存，所述flash芯片能够提供存储，
9.所述pci接口用于连接pci插槽，所述pci接口芯片与所述pci接口电气连接，所述pci接口芯片与fpga主芯片通讯连接从而将fpga主芯片的数据与pci接口的数据进行交互；
10.所述usb接口用于连接标准usb设备，并与fpga主芯片通讯连接，所述sata3接口为标准高速串行接口，所述sata3接口能够连接对应的sata3 设备；
11.所述网络接口用于连接网线，从而与外部网络连接，所述网络接口芯片用于连接网络接口与fpga主芯片，实现fpga芯片与以太网的通讯；
12.所述信号采集接口包括同步接口与多个信号采集接口，所述同步接口用于实现信号接口与采集卡的时间同步，多个信号采集接口连接被采集源，多个信号采集接口采用sma同轴连接，信号采集接口输出端连接adc模数转换器的输入端，adc模数转换器将输入的模拟信号转换为数字信号并发送至fpga 芯片。
13.优选地，所述sd卡插槽用于连接sd卡，作为额外的存储器。
14.优选地，所述adc模数转换器实现对信号的采集，fpga主芯片获取对应的数字量，并将采集的数据存储至flash芯片或sd。
15.优选地，所述网络接口为rj45接口。
16.优选地，所述神经网络处理单元内部设置有报警阈值，当采集的信号超出报警阈值时，所述神经网络处理单元发出报警信号。
17.优选地，所述神经网络处理单元还连接有报警器，所述报警器根据神经网络处理单元输出的报警信号进行报警。
18.优选地，所述报警器为声光报警器。
19.优选地，所述数据采集卡借助于壳体进行安装，壳体外部设置有显示装置和散热装置。
20.与现有技术相比，本实用新型的效果如下：
21.(1)本实用新型提供一种光纤传感数据采集装置，其结构简单，使用方便，在使用时，其能够增加采集速度，满足光纤传感的应用。
22.(2)本实用新型设置有神经网络处理单元，所述神经网络处理单元能够对信号直接进行判断，当采集的信号超过阈值时后产生告警，再由运维人员对告警进行审查，能够大大提高运维效率，节约大量的人力物力。
附图说明
23.图1为本实用新型的结构示意图；
24.图2为本实用新型的结构示意框图；
25.图3为本实用新型的数据采集卡的电路板示意图；
26.图4为本实用新型的整体框图；
27.图5为本实用新型的数据采集卡的安装后的结构示意图。
具体实施方式
28.以下，参照附图对本实用新型的实施方式进行说明。
29.具体地，本实用新型提供一种光纤传感数据采集装置，如图1至图4所示，其包括激光源、光耦合器、光纤、滤光片、声光调制器、光电转换器、数据采集卡、信号调理电路以及神经网络处理单元。数据采集卡包括主板1、电源接口2、dc
‑
dc电路3、主处理单元4、接口单元5以及信号处理采集单元6，主板1上设置有sd卡插槽和pci插槽。
30.主处理单元包括fpga主芯片、sram芯片、flash芯片，接口单元包括pci接口芯片、pci接口、usb接口、sata3接口、网口芯片和网络接口，信号处理采集单元包括信号采集接口
和adc模数转换器。
31.电源接口用于连接直流12v电源，电源接口的输出连接dc
‑
dc电路的输入，dc
‑
dc电路用于将直流12v转换为指定的直流电源为各个单元供电。 fpga主芯片与sram芯片以及flash芯片组成主处理单元，sram芯片用于为fpga芯片提供内存，flash芯片能够提供存储。
32.pci接口用于连接pci插槽，pci接口芯片与pci接口电气连接，pci接口芯片与fpga主芯片通讯连接从而将fpga主芯片的数据与pci接口数据进行交互。
33.usb接口用于连接标准usb设备，并与fpga主芯片通讯连接，sata3 接口为标准高速串行接口，并能连接对应的sata3设备。
34.网络接口用于连接网线，从而与外部网络连接，网络接口芯片用于连接网络接口与fpga主芯片，实现fpga芯片与以太网的通讯。
35.信号采集接口包括同步接口与多个信号采集接口，同步接口用于实现信号接口与采集卡的时间同步，多个信号采集接口连接被采集源，多个信号采集接口采用sma同轴连接，信号采集接口输出端连接adc模数转换器的输入端， adc模数转换器将输入的模拟信号转换为数字信号并发送至fpga芯片。
36.优选地，在本专利的具体应用中，当需要增大存储容量时，sd卡插槽用于连接sd卡，作为额外的存储器。
37.优选地，本专利的实施例中采用adc模数转换器实现对信号的采集， fpga主芯片获取对应的数字量，并将采集的数据存储至flash芯片或sd，整个采集过程非常流畅，不会造成数据延迟。网络接口为rj45接口。
38.在其余实施例中，数据采集卡的四个端部设置有螺栓孔，使用时能够借助于螺栓对主板进行安装固定，将主板安装在壳体7内的主板安装架上，壳体7 可以设置为能打开的壳体，两个壳体之间可以借助于锁合装置和铰链进行连接，壳体的外部根据需要可以设置有显示装置8，显示装置8能够实时显示采集的数据，显示装置可以为液晶显示屏等。这样，运维人员就能够更加直观的对采集的数据进行查看，进一步提高整个运维系统的工作效率，降低了大量的人力物力以及时间成本。壳体的外部还设置有散热装置9，散热装置9上开设有多个散热孔，壳体的顶部设置声光报警器10。
39.优选地，所述神经网络处理单元内部设置有报警阈值，当采集的信号超出报警阈值时，所述神经网络处理单元发出报警信号。
40.优选地，所述神经网络处理单元还连接有报警器，所述报警器根据神经网络处理单元输出的报警信号进行报警。
41.在本发明的实施例张，报警器可以为声光报警器，当收到报警信号后，声光报警器将进行声光报警。当出现情况时，神经网络处理单元直接对信号进行数据分析，然后输出模式(如98％机械施工，2％人为施工。90％有人入侵边界，5％动物入侵边界等直接的模式识别结果)，并输出报警信号。比如在具体应用中，震动传感，超过一定震动后告警，之后再进行人为审核(包括到现场，数据，告警的审核)，从而提高了整个光纤系统的运维效率。
42.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。