[发明专利]一种用于长距离分布式光纤测温系统中的电子学系统及其实现方法

权利要求书

1.一种用于长距离分布式光纤测温系统中的电子学系统，该系统包括第一信号调理与模数转换模块、第二信号调理与模数转换模块、同步信号发生器、FPGA和工业计算机 ，其特征在于：所述第一信号调理与模数转换模块、第二信号调理与模数转换模块、同步信号发生器共同连接FPGA，FPGA连接工业计算机；

所述第一信号调理与模数转换模块和第二信号调理与模数转换模块具有相同的结构，都由APD、第一级放大器、前段放大器、后段第一级放大器和后段第二级放大器、前段模数转换器和后段模数转换器组成，所述APD 连接第一级放大器，第一级放大器分别连接前段放大器和后段第一级放大器，前段放大器连接前段模数转换器，后段第一级放大器连接后段第二级放大器，后段第二级放大器连接后段模数转换器；

所述FPGA, 其内部由第一数据采集控制器、第二数据采集控制器、第三数据采集控制器、第四数据采集控制器，第一数据累加器、第二数据累加器、第三数据累加器、第四数据累加器，第一曲线合成器、第二曲线合成器及数据输出控制单元组成，所述第一数据采集控制器、第二数据采集控制器、第三数据采集控制器、第四数据采集控制器分别连接第一数据累加器、第二数据累加器、第三数据累加器和第四数据累加器，所述第一数据累加器和第二数据累加器分别连接第一曲线合成器，所述第三数据累加器和第四数据累加器分别连接第二曲线合成器，所述第一曲线合成器和第二曲线合成器分别连接数据输出控制单元，数据输出控制单元连接工业计算机。

2.一种用于长距离分布式光纤测温系统中的电子学系统的实现方法，包括下述步骤： 

第一步，所述同步信号发生器产生具一定重复频率的同步脉冲信号；

第二步，所述第一信号调理与模数转换模块和第二信号调理与模数转换模块接收Stocks信号和Anti-Stocks信号，并完成模数转换；

第三步，所述FPGA 完成数据采集、数据累加和数据传输；

第四步，所述工业计算机分析拉曼数据并解调出温度信号。

3.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于：所述第二步用以实现数据的分段放大、接收和模数转换，其具体实现步骤为：

第21步，所述APD接收到拉曼散射光，即Stocks光或者Anti-Stocks光，并实现光电转换，产生微弱电信号；

第22步，所述第一级放大器对所述APD 产生的微弱信号进行第一级放大；

第23步，所述前段放大器对第一级放大器放大的信号，即对拉曼曲线前半部分进行放大；

第24步，所述后段第一级放大器和后段第二级放大器对拉曼曲线后半部分进行放大；

第25步，所述前段模数转换器对前段放大器输出的信号进行模数转换；

第26步，所述后段模数转换器对后段第二级放大器输出信号进行模数转换，即模拟信号转换成数字信号，并由FPGA采集；

上述第二步，解决了信号动态范围的问题。

4.根据权利要求2所述的实现方法，其特征在于：所述第三步实现数据的采集和曲线的合成，具体实现步骤为：

第31步，从第一信号调理与模数转换模块和第二信号调理与模数转换模块输出的四路模数转换后的数字信号输入到FPGA，FPGA中的第一数据采集控制器、第二数据采集控制器、第三数据采集控制器和第四数据采集控制器实现对输入的四路模数转换数据的采集；

所述第一数据采集控制器和第三数据采集控制器只采集拉曼曲线的前半部分，所述第二数据采集控制器和第四数据采集控制器只采集拉曼曲线的后半部分；这一步实现了拉曼曲线的分段采集功能；

第32步，所述第一数据累加器、第二数据累加器、第三数据累加器和第四数据累加器，分别对所述第一数据采集控制器、第二数据采集控制器、第三数据采集控制器和第四数据采集控制器采集到的数据进行累加；

第33步，所述第一曲线合成器完成对第一数据累加器和第二数据累加器产生的累加结果进行曲线合成，也就是把采集到的拉曼曲线的前半部分和后半部分连接起来，变成一条完整的曲线；

第34步，所述第二曲线合成器完成对第三数据累加器和第四数据累加器产生的结果进行曲线合成，也就是把采集到的拉曼曲线的前半部分和后半部分连接起来，变成一条完整的曲线；

第35步，所述数据输出控制单元把上述获取的两条曲线上传到所述工业计算机。