[发明专利]一种布里渊分布式光纤传感系统

说明书

技术领域

    本发明涉及一种分布式光纤传感系统，特别涉及一种布里渊分布式光纤传感系统，是一种适用于长距离、高分辨率分布式光纤传感系统的集成信号处理平台。

背景技术

在世界范围内，由于对工业设施安全性和效益要求的不断提高，对集成的安全检测系统的需求逐步攀升。点式和准分布式光纤传感技术，尽管空间分辨率高、测量时间短、信号较强，而在可连续、无间断、长距离测量并与被测量介质有较强的亲和性方面却比较弱，而且并未具有将传输与传感媒质合二为一的特性。

为了提高分布式测温系统的测量精度和测量距离，可以对脉冲光进行编码，从而改善系统的信噪比，这就要求能产生编码的波形发生卡，配合数据采集卡，进行数据采集，但是通用波形发生卡由于需要PC以上位机软件进行控制，波形文件的加载和输出实时性不高，而且与数据采集卡配合使用时，也不能很好的进行同步编码脉冲串，采用通用的任意波形发生卡结构复杂，而大多采取DDS原理，则需要配置SRAM作为码型存储，以及高速DA用作模拟波形产生，成本高。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺点和不足提供了一种布里渊分布式光纤传感系统，其针对性强，集成度高，低成本，实现高测量精度、长测量距离。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

    一种布里渊分布式光纤传感系统，其特征在于：包括布里渊散射光、光电探测器、信号预处理电路、高速AD采集电路、任意编码脉冲电路、声光驱动器、数据存储电路、微波源、微波扫频控制电路、FPGA逻辑控制电路、ARM与上位机接口电路和上位机；

布里渊散射光的输出端与光电探测器的输入端相连接，光电探测器的输出端与信号预处理电路的输入端相连接，信号预处理电路的输出端与高速AD采集电路的输入端相连接，高速AD采集电路的输出端与FPGA逻辑控制电路的输入端相连接，

FPGA逻辑控制电路的输出端分别与任意编码脉冲电路、数据存储电路、微波扫频控制电路和ARM与上位机接口电路的输入端相连接，数据存储电路和ARM与上位机接口电路的输出端与FPGA逻辑控制电路的输入端相连接，任意编码脉冲电路的输出端与声光驱动器的输入端相连接，微波扫频控制电路的输出端与微波源的输入端相连接，ARM与上位机接口电路的输出端和上位机的输入端。

本发明中所述FPGA逻辑控制电路的FPGA内有一补零计数器，通过I/O引脚启动计数器对每127bit的哈达码后面补足大量的零码，在FPGA外部还有一高速缓冲器将电平提升至5V，完全满足对声光驱动器的驱动。

 本发明中所述信号预处理电路内有一RC低通滤波将直流分量滤掉，再由一个加法电路叠加一个500mv直流分量，保持了Vpp不变的情况下，将传感信号调整到了0-1V以内，能够适应高速AD的量程。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在一块板卡上可提供光路中脉冲编码所需的调制电脉冲，以及用于探测光移频的扫频微波源的控制信号，同时板上集成了高性能低成本的Cortex-M3内核的ARM处理器STM32F103ZE，有效实现FPGA和PC之间的数据通信。本发明的优点是针对性强，集成度高，低成本，是实现高测量精度、长测量距离BOTDA的核心控制单元。

附图说明

图1为本发明的系统结构示意图；

图2为本发明经过前端预处理后，传感信号最大限度的调整在AD的量程范围之内，有效信号幅度没有损失示意图；其中横坐标表示信号的时间，纵坐标表示信号的幅度；

图3 为本发明编码脉冲发生电路产生的哈达码波形图，高电平为5V，脉冲宽度10ns，示意图；其中横坐标表示编码信号的时间，纵坐标表示信号的幅度。

图4为本发明数据采集与处理平台上位机界面示意图。其中横坐标表示传感光纤的长度，纵坐标表示温度。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。