[實(shí)用新型]分布式光纖振動(dòng)傳感實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720463016.5
• 申請(qǐng)日: 2017-04-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN207036250U
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周正仙;甘露;祝玉軍;余瑞蘭;杜友武;鄒翔;王林;陳強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01H9/00
• 分類號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)處理裝置，尤其是一種分布式光纖傳感系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理裝置。

背景技術(shù)

分布式光纖振動(dòng)傳感器由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、探測(cè)距離長(zhǎng)、不受電磁干擾等特點(diǎn)，已成為近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。分布式光纖振動(dòng)傳感器件是國(guó)防、石油管線、電力等領(lǐng)域迫切需求的技術(shù)，該技術(shù)可以用來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊境線的入侵情況、石油管線的破壞和偷盜情況、電力電纜的偷盜和破壞情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)家財(cái)產(chǎn)和生命安全的保護(hù)。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于分布式光纖振動(dòng)傳感測(cè)量距離比較長(zhǎng)，大多數(shù)情況下測(cè)量距離都是在40公里以上。為了能很好地提取振動(dòng)信號(hào)的特征，數(shù)據(jù)采集模塊的采樣率應(yīng)為100MHz 以上，對(duì)應(yīng)著傳感光纖長(zhǎng)度分布方向上為1 米一個(gè)采樣點(diǎn)。同時(shí)，為了能實(shí)現(xiàn)對(duì)1kHz 頻率范圍內(nèi)振動(dòng)事件進(jìn)行探測(cè)，注入到光纖中脈沖的重復(fù)頻率應(yīng)高于2kHz。按照這樣的條件計(jì)算，則每秒就有8×10⁷個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)占2 個(gè)字節(jié)，這樣在1 秒鐘內(nèi)采集到的數(shù)據(jù)量就有160MB。同時(shí)，分布式光纖振動(dòng)傳感器是一個(gè)實(shí)時(shí)的系統(tǒng)，即需要對(duì)所采集的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和處理。因此，如何從如此大的背景光纖數(shù)據(jù)中實(shí)時(shí)提取出多個(gè)有效的振動(dòng)信號(hào)就是該系統(tǒng)有待解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)一種分布式光纖振動(dòng)傳感實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理裝置。該裝置包括光電探測(cè)器、信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理模塊、同步信號(hào)接口、信號(hào)輸出接口。光電探測(cè)器的輸出端與信號(hào)放大器的輸入端連接，信號(hào)放大器的輸出端與數(shù)據(jù)采集器的輸入端鏈接，數(shù)據(jù)處理模塊的數(shù)據(jù)輸入端與數(shù)據(jù)采集器的輸出端連接，數(shù)據(jù)處理模塊的同步信號(hào)輸入端與同步信號(hào)接口連接，數(shù)據(jù)處理模塊的輸出端與信號(hào)輸出接口連接。本實(shí)用新型技術(shù)方案將提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理效率和響應(yīng)速度，同時(shí)也增大系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：

本實(shí)用新型一種分布光纖振動(dòng)傳感數(shù)據(jù)處理裝置包括光電探測(cè)器、信號(hào)放大器、數(shù)據(jù)采集器、數(shù)據(jù)處理模塊、同步信號(hào)接口、信號(hào)輸出接口。

所述的光電探測(cè)器采用PIN型硅材料光電探測(cè)器，其探測(cè)光譜范圍為800-1700nm。

所述的信號(hào)放大器采用AD8138放大芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)光電探測(cè)器輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大。

所述的數(shù)據(jù)采集器采用AD9233高速模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片，將信號(hào)放大器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。

所述的數(shù)據(jù)處理模塊采用XCVU190高速FPGA芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)分布式光纖振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理。

所述的同步信號(hào)接口采用SMA接口，接收外接同步信號(hào)，并將同步信號(hào)輸入數(shù)據(jù)處理模塊。

所述的信號(hào)輸出接口采用100M以太網(wǎng)接口，將處理后的數(shù)據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為：分布式光纖振動(dòng)傳感實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理裝置。光電探測(cè)器將分布式光纖振動(dòng)傳感系統(tǒng)返回的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)，再經(jīng)過(guò)信號(hào)放大器放大后輸入到數(shù)據(jù)采集器中。數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)同步信號(hào)接口輸入的同步脈沖信號(hào)控制數(shù)據(jù)采集進(jìn)行采集，由數(shù)據(jù)采集器將信號(hào)放大器放大后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，并輸入到數(shù)據(jù)處理模塊中進(jìn)行處理，得到有效的振動(dòng)信號(hào)數(shù)據(jù)，最后通過(guò)信號(hào)輸出接口輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。

附圖說(shuō)明

圖1為分布式光纖振動(dòng)數(shù)據(jù)采集和處理模塊結(jié)構(gòu)圖。

圖2為數(shù)據(jù)采集和處理流程圖。

圖3為粗掃描和精細(xì)掃描數(shù)據(jù)處理結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式