[发明专利]一种总线式光纤光栅解调系统

权利要求书

1.一种总线式光纤光栅解调系统，其特征在于：包括光电信号检测模块、数据处理模块、波形驱动模块、传输储存模块和现场总线通信模块；

光电信号检测模块，包括若干光纤光栅传感器，各光纤光栅传感器设置在数控机床的检测部位；光电信号检测模块用于向光纤光栅中输入特定波长范围的光，光纤光栅传感器检测数控机床的检测部位的物理量并输出检测信号；

数据处理模块，获取各光电信号检测模块输出的检测信号，寻找检测信号对应的光的波长峰值，将获取的波长峰值发送至传输储存模块或者现场总线通信模块；

波形驱动模块，用于驱动光电信号检测模块；并向数据处理模块发出同步信号；

传输储存模块，用于将接收到的数据进行储存和数据传输；

现场总线通信模块，用于数据处理模块与数控机床主控系统之间的协议数据传输；

光电信号检测模块还包括基座宽带光源、隔离器、光线性滤波器、若干个光分路器、梳状滤波器和固定参考光栅；基座宽带光源通过隔离器分别与光线性滤波器和第一分路器光路连接，第一光分路器还与第二光分路器和若干第三光分路器光路连接，第二光分路器分别与梳状滤波器和固定参考光栅光路连接；第三光分路器与各光纤光栅传感器的输入端光路连接；所述基座宽带光源发出的初始光线经过隔离器和光线性滤波器波长调制后，得到特定波长范围的光，将该特定波长范围的光依次经过第一光分路器、第二光分路器和第三光分路器送入梳状滤波器、固定参考光栅和各光纤光栅传感器中，各光纤光栅传感器检测数控机床的检测部位对应的物理量，并输出相应的光作为检测信号到数据处理模块；

数据处理模块包括分析单元和片内总线单元；分析单元对各光纤光栅传感器输出的检测信号依次进行光电转换和模数转换，并行的读取各光纤光栅传感器输出的检测信号经光电转换和模数转换后对应的数据，对该数据进行滤波寻峰计算，获取检测信号的波长峰值及对应的时间值；波长峰值及对应的时间值通过片内总线单元发送给传输储存模块和现场总线通信模块；

所述对检测信号经光电转换和模数转换后对应的数据进行滤波寻峰计算，是通过多级触发方式来确定波长峰值的近似值，将光电信号检测模块输出的检测信号的最小有效值到波形峰值之间分为n个连续的触发门限区间，各个触发门限区间对应的权值K1、K2……Kn，越靠近波形峰值权值越高，K1K2……Kn；每个触发门限区间对应的模数转换的输入电压的范围顺序排列，小于第一个触发门限区间下限的数据被舍弃，各相邻的触发门限区间对应的采集时间间隔相同；随着采集时间变化，分析单元获取超过触发门限区间对应的输入电压的数据时，分析单元工作启动，并通过比较前次数据大小确定工作状态：每当有高于前一次触发门限区间对应的模数转换的输入电压的范围的数据时，分析单元工作在上升态，按时间顺序采集对应的上升态模数转换输出数据序列L1、L2、……Ln；当前采集门限区间对应的电压数据低于前一次采集门限区间对应的电压范围，且大于第一个触发门限区间对应的模数转换的输入电压上限时，分析单元工作在下降态，此时按时间顺序采集对应下降态模数转换输出数据序列R1、R2、……Rn；将两组数据序列合并，并根据触发门限权值求出上升态和下降态的中心轴，作为波长峰值的近似值：

X为波长峰值的近似值。

2.根据权利要求1所述的一种总线式光纤光栅解调系统，其特征在于：所述触发门限权值的取值范围为[0，1)；n个连续的触发门限区间对应的输入电压取值范围为1.5—4V；第一个触发门限区间对应的模数转换的输入电压范围为[1.5V，1.75V)；后续各触发门限区间对应的输入电压的步长均为0.25V；超过最后一个触发门限区间上限的输入电压等同为该上限值。

3.根据权利要求1所述的一种总线式光纤光栅解调系统，其特征在于：所述波形驱动模块包括光线性滤波器驱动单元、驱动波形存储单元和定时器单元，驱动波形存储单元预先存储驱动波形数据，光线性滤波器驱动单元接收驱动波形存储单元发出的驱动波形数据，并进行可调节的直流偏置输出模拟信号并驱动光线性滤波器进行基座宽带光源的波长调制；定时器单元还通过片内总线单元向数据处理模块发出同步信号，使数据处理模块和波形驱动模块同步工作。