專利名稱：分組同步式光纖傳感分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及物理領(lǐng)域，尤其涉及光傳感技術(shù)，特別是一種分組同 步式光纖傳感分析儀。
技術(shù)背景
隨著密集波分復(fù)用DWDM技術(shù)、摻鉺光纖放大器EDFA技術(shù)和光時(shí) 分復(fù)用OTDM技術(shù)的發(fā)展和成熟，光纖通信技術(shù)正向著超高速、大容量 通信系統(tǒng)的方向發(fā)展，并且逐步向全光網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。其中，光纖傳感器因?yàn)?在抗電磁干擾、輕巧、靈敏度、長(zhǎng)距離傳輸?shù)确矫婢哂芯薮蟮募夹g(shù)優(yōu)勢(shì)， 得到了廣泛應(yīng)用。
光纖光柵傳感技術(shù)和光纖微機(jī)電(MEMS)傳感技術(shù)是兩個(gè)典型的光 纖傳感器技術(shù)。
光纖光柵傳感技術(shù)以在單模石英光纖上照射制作的敏感柵區(qū)作為敏感 單元，其感測(cè)過(guò)程可通過(guò)外界參量對(duì)光纖光柵中心波長(zhǎng)或帶寬的調(diào)制來(lái)實(shí) 現(xiàn)，波長(zhǎng)調(diào)制(或波長(zhǎng)編碼)代表著新一代光傳感器的發(fā)展方向。光纖光柵 因具有制作簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好、體積小、抗電磁干擾、使用靈活、易于同光 纖集成及可構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)等諸多優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于橋梁、大壩、大型建筑、 石化、電力、鋼鐵、核工業(yè)、飛機(jī)船舶制造、醫(yī)療等多種場(chǎng)合。
光纖微機(jī)電(MEMS)傳感技術(shù)則是將采用MEMS微加工工藝的敏感 結(jié)構(gòu)與光纖傳感信號(hào)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)加工尺度為微納米級(jí)的敏感結(jié) 構(gòu)將溫度、應(yīng)變、壓力、振動(dòng)、流量、氣體成分等多種物理、化學(xué)量調(diào)制 成易于遠(yuǎn)距離傳輸并不受電磁干擾的光纖信號(hào)，具有高靈敏度、體積小、 批量生產(chǎn)、成本低的優(yōu)點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于電力、石油化工、工業(yè)控制、 航空航海、土木工程、安全防衛(wèi)等領(lǐng)域。
光纖光柵傳感技術(shù)和光纖微機(jī)電傳感技術(shù)都需要利用傳感分析儀實(shí)現(xiàn)大容量、高精度的信號(hào)解調(diào)，以實(shí)現(xiàn)光纖傳感器信號(hào)傳輸距離遠(yuǎn)、信息容 量大、成本低的優(yōu)勢(shì)。光纖傳感分析儀是光纖傳感系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，用 于完成對(duì)光纖傳感器的輸入光信號(hào)激勵(lì)和輸出信號(hào)檢測(cè)，最終將光纖傳感 器輸出的攜帶待測(cè)物理量信息的光信號(hào)轉(zhuǎn)換成為易于直觀讀取、顯示、存 儲(chǔ)、傳送的數(shù)字信號(hào)。現(xiàn)有技術(shù)中，光纖傳感分析儀由光源(通常為波長(zhǎng) 調(diào)制光源，也可為非調(diào)制光源)、光分路器、光電轉(zhuǎn)換放大器、數(shù)據(jù)采集器 和處理器等構(gòu)成，其光源功率有局限，高速的高精度同步數(shù)據(jù)采集器通道 數(shù)量也有局限，不利于實(shí)現(xiàn)容量擴(kuò)展?，F(xiàn)有的光纖光柵解調(diào)儀所采用的解 調(diào)原理主要有匹配光纖光柵濾波法、邊緣濾波法、非平衡掃描邁克爾遜干 涉法、可調(diào)諧F-P濾波法、可調(diào)諧窄帶光源法以及衍射法等等，擴(kuò)展容量
(也即增加測(cè)量通道數(shù)量)的方法大都是增加光開(kāi)關(guān)的方式實(shí)現(xiàn)，因此， 現(xiàn)有光纖光柵解調(diào)儀最大能擴(kuò)展的通道數(shù)直接取決于光開(kāi)關(guān)能達(dá)到的通道 數(shù)，目前商用化的具有上億次切換壽命的光開(kāi)關(guān)通道數(shù)一般不超過(guò)32，每
通道的售價(jià)約為200美元左右，因此直接采用光開(kāi)關(guān)進(jìn)行通道數(shù)擴(kuò)展的方
法成本較高，而且隨著光開(kāi)關(guān)通道數(shù)的增加光開(kāi)關(guān)的插入損耗也直線增加， 從而導(dǎo)致光纖傳感分析儀與光纖傳感器之間的有效傳輸距離降低，更為重 要的是，光開(kāi)關(guān)各通道之間的切換時(shí)間及穩(wěn)定時(shí)間通常會(huì)使光纖傳感分析 儀各通道之間的時(shí)延增大，影響多通道數(shù)據(jù)采集的時(shí)間同步性。例如，用 于橋梁等土木工程結(jié)構(gòu)或發(fā)電機(jī)等大型機(jī)械設(shè)備振動(dòng)測(cè)試分析時(shí)，通常需 要對(duì)數(shù)十個(gè)振動(dòng)傳感器進(jìn)行同步信號(hào)采集和分析，直接借助光開(kāi)關(guān)進(jìn)行多 通道擴(kuò)展的方式難以滿足對(duì)光纖傳感分析儀測(cè)量實(shí)時(shí)性的要求。此外，在 實(shí)際工程應(yīng)用中，還往往需要借助多種光纖傳感器，如溫度、應(yīng)變、壓力、 振動(dòng)、流量、氣體成分等多種物理、化學(xué)量，進(jìn)行組合使用才能實(shí)現(xiàn)對(duì)被 監(jiān)測(cè)或檢測(cè)對(duì)象性能狀況的準(zhǔn)確評(píng)估，例如，大跨度橋梁結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)系 統(tǒng)中，除使用數(shù)百只光纖光柵應(yīng)變計(jì)進(jìn)行關(guān)鍵受力部位的應(yīng)力變形監(jiān)測(cè)外， 通常還會(huì)用到光纖微機(jī)電加速度傳感器對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)整體的振動(dòng)模態(tài)進(jìn)行分析。而現(xiàn)有的光纖傳感分析儀不能同時(shí)接入多種類型光纖傳感器，也不具
備診斷分析能力。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種分組同步式光纖傳感分析儀，所述的 這種分組同步式光纖傳感分析儀要解決現(xiàn)有技術(shù)中光纖傳感分析儀信號(hào)采 集通道有局限、不能同時(shí)接入多種類型光纖傳感器、不具備診斷分析能力 的技術(shù)問(wèn)題。
本實(shí)用新型的這種分組同步式光纖傳感分析儀由光源、iXn光開(kāi)關(guān)、 n個(gè)光同步分路器、至少l個(gè)參考模塊、nX (m+l)路光電探測(cè)放大器、 nX (m+l)選(m+l)分組切換電子開(kāi)關(guān)、(m+l)通道同步數(shù)據(jù)采集器 和嵌入式處理器組成，所述的iXn光開(kāi)關(guān)具有i路輸入通道和n路輸出通 道，i、 n和m均為正整數(shù)，其中，任意一個(gè)所述的光同步分路器均與m路 光纖傳感通道連接，，任意一路所述的光纖傳感通道中均至少設(shè)置有一個(gè)光 纖傳感器組，任意一個(gè)所述的光纖傳感器組中均至少設(shè)置有-一個(gè)光纖傳感 器，任意一個(gè)光同步分路器均至少與1個(gè)所述的參考模塊連接，任意一個(gè) 光同步分路器的輸出端均各自與所述的nX (m+l)路光電探測(cè)放大器中 的一個(gè)輸入通道連接，任意一個(gè)所述的參考模塊均與nX (m+l)路光電 探測(cè)放大器中的一個(gè)輸入通道連接，nX (m+l)路光電探測(cè)放大器的任意 一個(gè)輸出端均各自與所述的nX (m+l)選(m+l)分組切換電子開(kāi)關(guān)的 一個(gè)輸入端連接，nX (m+l)選(m+l)分組切換電子開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸 出端均各自與所述的(m+l)通道同步數(shù)據(jù)采集器的一個(gè)輸入端連接，(m + 1)通道同步數(shù)據(jù)采集器的輸出端與所述的嵌入式處理器連接，所述的光 源輸出的光信號(hào)通過(guò)所述的iXn光開(kāi)關(guān)依次切換到n個(gè)光同步分路器，利
用光纖傳感器將各自入射光轉(zhuǎn)換成代表待測(cè)物理量的反射光或透射光并輸 出到nX (m+l)路光電探測(cè)放大器，nX (m+l)路光電探測(cè)放大器將光 纖傳感器和參考模塊各自輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，通過(guò)nX (m+ 1)選(m+l)分組切換電子開(kāi)關(guān)將當(dāng)前時(shí)刻光電探測(cè)放大器中有效的m 路傳感信號(hào)和1路參考信號(hào)接入到(m+l)通道同步數(shù)據(jù)采集器，利用(m+l) 通道同步數(shù)據(jù)采集器完成模/數(shù)轉(zhuǎn)換，(m+l)通道同步數(shù)據(jù)采集器輸出的數(shù) 字信號(hào)送入嵌入式處理器，嵌入式處理器經(jīng)過(guò)計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的光纖傳感器 的實(shí)際測(cè)量值，嵌入式處理器控制iXn光開(kāi)關(guān)和nX (m+l)選(m+l) 分組切換電子開(kāi)關(guān)的同步切換，依次實(shí)現(xiàn)對(duì)任意一個(gè)光纖傳感器組和參考 模塊的輸出光信號(hào)的探測(cè)、分析處理。
進(jìn)一步的，所述的光源由i個(gè)調(diào)制光源和非調(diào)制光源構(gòu)成，或者，光 源由i個(gè)調(diào)制光源或非調(diào)制光源構(gòu)成，任意一個(gè)光源各自均各自連接到i Xn光開(kāi)關(guān)的i個(gè)輸入端。
進(jìn)一步的，所述的非調(diào)制光源是ASE、或者FP激光器、或者SLED，所 述的調(diào)制光源是波長(zhǎng)調(diào)制或時(shí)序調(diào)制型光源。
進(jìn)一步的，利用i Xn光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)i個(gè)光源到n個(gè)光同步分路器之間的 可選切換。
進(jìn)一步的，nX (m+l)路光電探測(cè)放大器和n.X (m+l)選(m+l)分 組切換電子開(kāi)關(guān)連接，將n個(gè)光纖傳感器組和參考模塊的光電轉(zhuǎn)換信號(hào)分 時(shí)依次切換，送給(m+l)通道同步數(shù)據(jù)采集器和嵌入式處理器，任意一個(gè) 光纖傳感器和參考模塊均按照波分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用的串接方式，或并接方 式，或串/并混合方式連接在m根光纖上，參考模塊占用l個(gè)獨(dú)立的光纖通 道。
進(jìn)一步的，任意一個(gè)光纖傳感器組和參考模塊的(m+l)路光輸入信號(hào) 均通過(guò)光源經(jīng)iXn光開(kāi)關(guān)切換后輸入到光同步分路器進(jìn)行IX (m+l)分光
后獲取。
進(jìn)一步的，任意一個(gè)光纖傳感器組和參考模塊的輸出光信號(hào)均經(jīng)過(guò)n X (m+l)路光電探測(cè)放大器轉(zhuǎn)換為電壓輸出信號(hào)。
進(jìn)一步的，所述的(m+l)通道同步數(shù)據(jù)采集器中設(shè)置有FPGA芯片，所述的FPGA芯片實(shí)現(xiàn)對(duì)一片以上數(shù)目的高精度模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的時(shí)序控制和 數(shù)據(jù)讀取，并通過(guò)高速數(shù)據(jù)總線將所采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給嵌入式處理器。
進(jìn)一步的，所述的嵌入式處理器是DSP處理器、或者A脂處理器、或 者DSP與ARM相組合的處理器結(jié)構(gòu)。
進(jìn)一步的，所述的嵌入式處理器通過(guò)以太網(wǎng)接口、或者USB接口、或 者串行通信接口與計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)處理器連接。
本實(shí)用新型的工作原理是光源發(fā)射出的光信號(hào)經(jīng)i入n出型光開(kāi)關(guān) 依次切換到n個(gè)光同步分路器，每個(gè)光同步分路器均與參考模塊和一組光 纖傳感器相連接，各光纖傳感器可串接或并接在m根光纖線路上，由光纖 傳感器將各自入射光轉(zhuǎn)換成代表待測(cè)物理量的反射光或透射光并輸出到光 電探測(cè)放大器，光電探測(cè)放大器將光纖傳感器和參考模塊各自輸出的光信 號(hào)轉(zhuǎn)換為易于采集的標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)，通過(guò)分組切換電子幵關(guān)將當(dāng)前時(shí)刻光 電探測(cè)放大器中有效的m路傳感信號(hào)和l路參考信號(hào)接入到(m+l)通道 同步數(shù)據(jù)采集器完成A/D轉(zhuǎn)換，輸出的數(shù)字信號(hào)通過(guò)嵌入式處理器計(jì)算分 析，得到對(duì)應(yīng)光纖傳感器的實(shí)際測(cè)量值。嵌入式處理器控制光開(kāi)關(guān)和分組 切換電子開(kāi)關(guān)的同步切換，依次實(shí)現(xiàn)對(duì)每一組光纖傳感器和參考模塊的輸 出光信號(hào)探測(cè)、分析處理，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模光纖傳感器的分組同步式分析 解調(diào)。由于光開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)了 i個(gè)光源到n個(gè)光同步分路器之間的可選切換， 因此在單臺(tái)光纖傳感分析儀上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)波長(zhǎng)調(diào)制型、強(qiáng)度型調(diào)制等多種 類型光纖傳感器的信號(hào)解調(diào)以及i個(gè)光源到n組光纖傳感器的分時(shí)輸入。 參考模塊占用1個(gè)獨(dú)立的光纖通道為傳感信號(hào)的分析解調(diào)提出參考信號(hào)， 也可根據(jù)實(shí)際需要增加參考模塊所占用的光纖通道的數(shù)量，相應(yīng)減少光纖 傳感器所占用的光纖通道的數(shù)量。每組光纖傳感器和參考模塊的(m+l) 路光輸入信號(hào)都是通過(guò)光源經(jīng)光開(kāi)關(guān)切換后輸入到光同步分路器進(jìn)行1X (m+l)分光后獲取，因此通過(guò)比對(duì)參考模塊和多路光纖傳感器輸出信號(hào)的變 化，可以有效消除光源波動(dòng)的影響，獲得實(shí)時(shí)校準(zhǔn)后的光纖傳感器準(zhǔn)確測(cè)量值。
本實(shí)用新型和己有技術(shù)相對(duì)比，其效果是積極和明顯的。本實(shí)用新型 利用光開(kāi)關(guān)和多組光同步分路器、分組切換電子開(kāi)關(guān)和多通道同步數(shù)據(jù)采 集器的組合，實(shí)現(xiàn)了分組同步式大容量光纖傳感信號(hào)解調(diào)，可以根據(jù)監(jiān)測(cè) 系統(tǒng)中所需要使用的光纖傳感器的類型和數(shù)量，靈活配置每組同步測(cè)量通 道的數(shù)量以及光纖傳感分析儀測(cè)量通道的總數(shù)量，并在單臺(tái)分析儀上實(shí)現(xiàn) 對(duì)光纖光柵傳感器、光纖微機(jī)電傳感器等多種類型光纖傳感器的信號(hào)解調(diào)， 也可通過(guò)選配多組不同速率的同步數(shù)據(jù)采集器實(shí)現(xiàn)對(duì)各光纖傳感器的可變 速率信號(hào)解調(diào)。


圖1是本實(shí)用新型的分組同步式光纖傳感分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型的分組同步式光纖傳感分析儀中的光源的示意圖。 圖3是本實(shí)用新型的分組同步式光纖傳感分析儀中的光同步分路器的 示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的分組同步式光纖傳感分析儀的一個(gè)17通道24分 組同步式408通道的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖l、圖2、圖3和圖4所示，圖中標(biāo)號(hào)意義為l表示光源，2表 示波長(zhǎng)調(diào)制光源，3表示非調(diào)制光源，4表示光隔離器，5表示i入n出型 光開(kāi)關(guān)(i二l， 2，……24; n=l， 2，……24)， 6表示光同步分路器、7表 示1X (m+l)光纖耦合器，8表示1X2光纖耦合器，9表示波長(zhǎng)參考模 塊(Etalon)， IO表示光強(qiáng)參考模塊(光功率監(jiān)測(cè))，ll表示nX (m+l) 通道光電探測(cè)放大器，12表示nX (m+l)選(m+l)分組切換電子開(kāi)關(guān)， 13表示(m+l)通道同步數(shù)據(jù)采集器，14表示嵌入式處理器，15表示波 長(zhǎng)型光纖傳感器，16表示強(qiáng)度型光纖傳感器，17表示計(jì)算機(jī)。
在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，共計(jì)有(17X24)g卩408個(gè)光纖傳感器測(cè)量通道，其中，通道f 391為波長(zhǎng)解調(diào)通道，適用于對(duì)波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳
感器(如光纖光柵傳感器等)進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，共分為23組，每組17路光 纖傳感信號(hào)可實(shí)現(xiàn)同步采集；通道392 408為光強(qiáng)度解調(diào)通道，適用于對(duì) 光強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感器(如光纖微機(jī)電加速度傳感器、光纖微機(jī)電溫度 傳感器、半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器等)進(jìn)行信號(hào)解調(diào)，共為一組，可 實(shí)現(xiàn)同步采集。
分組同步式408通道光纖傳感分析儀主要包括波長(zhǎng)調(diào)制光源2，非調(diào) 制光源3，光隔離器4， 2入24出光開(kāi)關(guān)5， 1X18光纖耦合器7， 1X2光 纖耦合器8，波長(zhǎng)參考模塊(Etalon) 9，光強(qiáng)參考模塊(光功率監(jiān)測(cè))10， 432通道光電探測(cè)放大器(其中，408通道用于光纖傳感器返回的光信號(hào)探 測(cè)，其余24通道用于對(duì)參考模塊返回的光信號(hào)探測(cè))11， 432選18分組 切換電子開(kāi)關(guān)12， 18通道同步數(shù)據(jù)采集器13，嵌入式處理器14和計(jì)算機(jī) 17。
用于對(duì)波長(zhǎng)型光纖傳感器15 (如光纖光柵溫度、應(yīng)變、壓力等傳感器) 信號(hào)解調(diào)時(shí)，2入24出光開(kāi)關(guān)5將波長(zhǎng)調(diào)制光源2切換到第一個(gè)光同步分 路器6，由第一個(gè)光同步分路器6完成對(duì)通道1_CH1 1_CH17串接的各光纖 傳感器15和參考通道l_Ref串接的波長(zhǎng)參考模塊9的輸入光源激勵(lì)并將各 光纖傳感器15反射回的光信號(hào)和波長(zhǎng)參考模塊9透射回的光信號(hào)送入432 通道光電探測(cè)放大器11其中的18路，然后由432選18分組切換電子開(kāi)關(guān) 12將這18路有效信號(hào)選通傳送給18路同步數(shù)據(jù)采集器13，最終由嵌入式 處理器14從18路同步數(shù)據(jù)采集器13中讀取A/D轉(zhuǎn)換后的光譜數(shù)據(jù)并通過(guò) 將17路光纖傳感信號(hào)與波長(zhǎng)參考通道進(jìn)行逐一比對(duì)運(yùn)算，獲得光纖傳感分 析儀第1 17通道所串接的各光纖傳感器的實(shí)際測(cè)量值，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)通信接 口將數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)17進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)及后續(xù)分析。
用于對(duì)強(qiáng)度型光纖傳感器16 (如光纖微機(jī)電加速度、溫度、電流等傳 感器)信號(hào)解調(diào)時(shí)，2入24出光開(kāi)關(guān)5將非調(diào)制光源3切換到最后一個(gè)光同步分路器6，由最后一個(gè)光同步分路器6完成對(duì)通道24—CH廣24一CH17串 接的各光纖傳感器16和參考通道l一Ref串接的光強(qiáng)參考模塊10的輸入光 源激勵(lì)并將各光纖傳感器16反射回的光信號(hào)和光強(qiáng)參考模塊10透射回的 光信號(hào)送入432通道光電探測(cè)放大器11其中的18路，然后由432選18 分組切換電子開(kāi)關(guān)12將這18路有效信號(hào)選通傳送給18路同步數(shù)據(jù)采集器 13，最終由嵌入式處理器14從18路同步數(shù)據(jù)采集器13中讀取A/D轉(zhuǎn)換后 的光譜數(shù)據(jù)并通過(guò)將17路光纖傳感信號(hào)與波長(zhǎng)參考通道進(jìn)行逐一比例運(yùn) 算，獲得光纖傳感分析儀第392 408通道所串接的各光纖傳感器16的實(shí)際 測(cè)量值，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)通信接口將數(shù)據(jù)上傳給計(jì)算機(jī)17進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)及后 續(xù)分析。
通過(guò)嵌入式處理器14對(duì)2入24出光開(kāi)關(guān)5及432選18分組切換電子 開(kāi)關(guān)12的同步切換控制，可依次實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖傳感分析儀其他通道進(jìn)行分組 輪詢解調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)24組、每組17個(gè)通道的交替測(cè)量。
權(quán)利要求1. 一種分組同步式光纖傳感分析儀，由光源、i×n光開(kāi)關(guān)、n個(gè)光同步分路器、至少1個(gè)參考模塊、n×(m+1)路光電探測(cè)放大器、n×(m+1)選(m+1)分組切換電子開(kāi)關(guān)、(m+1)通道同步數(shù)據(jù)采集器和嵌入式處理器組成，所述的i×n光開(kāi)關(guān)具有i路輸入通道和n路輸出通道，i、n和m均為正整數(shù)，其特征在于任意一個(gè)所述的光同步分路器均與m路光纖傳感通道連接，任意一路所述的光纖傳感通道中均至少設(shè)置有一個(gè)光纖傳感器組，任意一個(gè)所述的光纖傳感器組中均至少設(shè)置有一個(gè)光纖傳感器，任意一個(gè)光同步分路器均至少與1個(gè)所述的參考模塊連接，任意一個(gè)光同步分路器的輸出端均各自與所述的n×(m+1)路光電探測(cè)放大器中的一個(gè)輸入通道連接，任意一個(gè)所述的參考模塊均與n×(m+1)路光電探測(cè)放大器中的一個(gè)輸入通道連接，n×(m+1)路光電探測(cè)放大器的任意一個(gè)輸出端均各自與所述的n×(m+1)選(m+1)分組切換電子開(kāi)關(guān)的一個(gè)輸入端連接，n×(m+1)選(m+1)分組切換電子開(kāi)關(guān)的任意一個(gè)輸出端均各自與所述的(m+1)通道同步數(shù)據(jù)采集器的一個(gè)輸入端連接，(m+1)通道同步數(shù)據(jù)采集器的輸出端與所述的嵌入式處理器連接，所述的光源通過(guò)所述的i×n光開(kāi)關(guān)與n個(gè)光同步分路器連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的分組同步式光纖傳感分析儀，其特征在于所述的 光源由i個(gè)調(diào)制光源和非調(diào)制光源構(gòu)成，或者，光源由i個(gè)調(diào)制光源或 非調(diào)制光源構(gòu)成，任意一個(gè)光源均各自連接到iXn光開(kāi)關(guān)的i個(gè)輸入上山順。
3. 如權(quán)利要求2所述的分組同步式光纖傳感分析儀，其特征在于所述的非調(diào)制光源是ASE、或者FP激光器、或者SLED，所述的調(diào)制光源是波 長(zhǎng)調(diào)制或時(shí)序調(diào)制型光源。
4. 如權(quán)利要求1所述的分組同步式光纖傳感分析儀，其特征在于所述的(m+l)通道同步數(shù)據(jù)采集器中設(shè)置有FPGA芯片。
5. 如權(quán)利要求l所述的分組同歩式光纖傳感分析儀，其特征在于所述的嵌入式處理器是DSP處理器、或者ARM處理器、或者DSP與ARM相組合 的處理器結(jié)構(gòu)。
6. 如權(quán)利要求l所述的分組同步式光纖傳感分析儀，其特征在于所述的 嵌入式處理器通過(guò)以太網(wǎng)接口、或者USB接口、或者串行通信接口與計(jì) 算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)處理器連接。
專利摘要一種分組同步式光纖傳感分析儀，由光源、光開(kāi)關(guān)、光同步分路器、波長(zhǎng)參考模塊、光強(qiáng)參考模塊、光電探測(cè)放大器、多通道同步數(shù)據(jù)采集器和嵌入式處理器組成。光源光信號(hào)經(jīng)光開(kāi)關(guān)依次切換到多個(gè)光同步分路器，每個(gè)光同步分路器均與參考模塊和一組光纖傳感器連接，光纖傳感器將入射光轉(zhuǎn)換成表征待測(cè)物理量的光信號(hào)并輸出到光電探測(cè)放大器。光電探測(cè)放大器將光纖傳感器和參考模塊各自輸出的光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，通過(guò)分組切換電子開(kāi)關(guān)切換接入到多通道同步數(shù)據(jù)采集器完成模數(shù)轉(zhuǎn)換，模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)通過(guò)嵌入式處理器計(jì)算得到實(shí)際測(cè)量值。嵌入式處理器控制光開(kāi)關(guān)和分組切換電子開(kāi)關(guān)的同步切換，從而實(shí)現(xiàn)大規(guī)模光纖傳感器的分組同步式分析解調(diào)。
文檔編號(hào)G01D5/26GK201233250SQ20082005994
公開(kāi)日2009年5月6日 申請(qǐng)日期2008年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月19日
發(fā)明者吳亞明, 鐘少龍 申請(qǐng)人:上海前所光電科技有限公司