[发明专利]一种并行分布式计算的多通道光纤光栅振动信号智能传感器系统

摘要

本发明提供了一种并行分布式计算的多通道光纤光栅振动信号智能传感器系统，所述系统包括：应变测量布拉格光栅；向所述布拉格光栅提供宽带激光的半导体激光器；与所述半导体激光器及布拉格光栅连接的光耦合器；与所述光耦合器连接，并接收所述布拉格反射光谱信号的分光系统，完成光谱信号的空间展开及聚焦；与所述分光系统连接的线阵图像探测器，以高速扫描的方式，对各像素位置的光谱信号进行光强检测，串行输出相应光电信号；与所述线阵探测器相连接的信号调理放大及模数转换电路；与所述信号调理放大及模数转换电路连接的基于FPGA的嵌入式解调器，实现光谱曲线的拟合及插值运算，得到光谱信号的峰值坐标；提供多种数字总线的总线接口模块。

主权项

1.一种并行分布式计算的多通道光纤光栅振动信号智能传感器系统，所述系统包括：应变测量布拉格光栅；向所述布拉格光栅提供宽带激光的半导体激光器；与所述半导体激光器及布拉格光栅连接的光耦合器；与所述光耦合器连接，并接收所述布拉格反射光谱信号的分光系统，完成光谱信号的空间展开及聚焦；与所述分光系统连接的线阵图像探测器，以高速扫描的方式，对各像素位置的光谱信号进行光强检测，串行输出相应光电信号；与所述线阵探测器相连接的信号调理放大及模数转换电路；与所述信号调理放大及模数转换电路连接的基于FPGA的嵌入式解调器，实现光谱曲线的拟合及插值运算，得到光谱信号的峰值坐标；所述嵌入式解调器包括以下部分：信号幅度拟合模块、信号寻峰模块、信号修正模块、振动峭度计算模块、振动歪度计算模块、时钟模块和SRAM控制模块，其中：信号幅度拟合模块接收从信号调理放大及模数转换电路发来的信号指令并对其进行初级解调，计算信号的幅度并进行拟合，以生成信号寻峰模块所需的拟合信号，并在上位机的控制下通过SRAM控制模块完成对已存储数据的回读；信号寻峰模块负责对信号幅度拟合模块提供的信号进行寻峰计算，以进一步确定信号峰值，为后续计算提供基础信号；并将数据依次排列成一路高数据率的数字信号，传送给SRAM控制模块；信号修正模块负责对信号寻峰模块提供的信号进行进一步修正，以进一步确定信号基准；并将数据依次排列成一路高数据率的数字信号，传送给SRAM控制模块；振动峭度计算模块基于信号修正模块修正的信号进行振动峭度计算，并输出至外部接口；振动歪度计算模块基于信号修正模块修正的信号进行振动歪度计算，并输出至外部接口；振动峭度计算模块和振动歪度计算模块的计算可同步并行进行；时钟模块将外部时钟分成一路差分形式的时钟输出，将其分成两路差分的同步的时钟，同时供给振动峭度计算模块和振动歪度计算模块，从而保证两路计算的同步性；SRAM控制模块负责完成对SRAM芯片的通信工作；根据前级所提供的地址将当前的数字信号存入SRAM芯片中，或读回该地址内的数据；提供多种数字总线的总线接口模块。