[发明专利]一种总线式光纤光栅解调系统

说明书

本发明提出了一种总线式光纤光栅解调系统，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、时钟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的光线性滤波器；传输储存模块用于将接收到的数据进行储存和数据传输。

技术领域

本发明涉及光纤传感测量技术领域，尤其涉及一种总线式光纤光栅解调系统。

背景技术

数控机床是装备制造领域的重要设备，其加工性能是制造业水平的标志之一。重型机床广泛应用于高端装备的加工，在航空、航天等高端装备制造业中非常普遍。由于数控机床自身特性和工作环境等客观因素的存在，在工件加工时，机床自身的状态会发生改变，从而影响加工的精度。实际加工时需要获取机械制造装备的温度、应力和振动等参数信息，通过处理分析，反馈设备的运行状态，从而实现对数控机床的实时监测，确保设备的正常运行。

传统的电测传感技术采用热电偶、电阻或者应变片采集数控机床的各种状态信息，通过大量线束传输检测信号，不仅需要大量的走线，影响设备的自由度，而且现有设备对多参数的分布式动态监测的实时性不理想，而且测量信号微弱易受到电磁干扰。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种抗干扰性能好、集成度高的总线式光纤光栅解调系统。

本发明的技术方案是这样实现的：

一方面本发明提供了一种总线式光纤光栅解调系统，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。

进一步优选的，所述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。