专利名称：基于分布式fbg传感器的多物理量测量传感信号识别方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于FBG传感器应用领域，涉及对FBG传感器的多信号分析识别，尤其是涉及到基于分布式FBG传感器的多物理量测量传感信号识别方法及装置。
背景技术：
信号识别技术的本质是对传感光栅(FBG)反射谱进行实时监测，分析出中心 波长的位置。也就是需要把信号从光信号变成电信号，再从电信号转为数字信号的过程。现有技术缺点有一是对光信号处理，即传感器的中心反射波长的跟踪分析，光纤光栅传感器中心反射波长最直接的检测仪器是光谱仪，但光谱仪价格高、信息的输出显示不直观，难以满足实际应用的需要；二是将波长信息转化为电信号以便处理输出，而光电检测器接收光信号时对波长不敏感，同时FBG反射谱近似看作为高斯型分布，反射光信号具有线宽较窄，功率低等特点，三是对多参数同时检测，还无法实现。总之到目前为止，还没有一种识别技术能同时满足高分辨率、多参数、多点复用检测且成本不高的实用化要求。

发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于分布式FBG传感器的多物理量测量传感信号识别方法，能分离和识别出多参数微信号，并智能感知信息识别方法，实现同时、精确和分布式测量多参数；本发明还提供了实现该方法的一种装置。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是两个或两个以上的FBG传感器的反射光先经过各自对应的1*2耦合器，然后经准直镜反射后经过闪耀光栅照射到聚焦透镜上，CMOS图像传感器获取从聚焦透镜透射过来的
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阵列光斑，根据公式Δ/l = ^~-^知计算出FBG光栅波长的各个位移量△ λ，进而识别
各个FBG传感器的信号，其中ρ为像素尺寸，1为栅距，9k为衍射角，Δρ为像素偏移个数， f为聚焦透镜角度，k为衍射级数。解决了各测量物理参数FBG波长变化量与CMOS图像传感器光斑位置偏移量间的关系。若有m个传感信号，则在CMOS上形成具有m个光斑的图像，接下来要进行图像识另IJ，分析前后几幅图，利用CMOS图像传感器成像原理和神经网络知识，得出几幅图中m个光斑与m个信号一一对应关系；解决CMOS图像传感器光斑与各FBG传感器信号一一对应关系；其中，m等于FBG传感器的数量。假设有η个节点，每个节点需要测量温度、压力和加速度三个参数，具体实现方法如下传感单元每个节点的FBGnl传感器反射信号与第一个1*2耦合器输入端相连，FBGn2传感器反射信号与第二个1*2耦合器输入端相连，FBGn3传感器反射信号与第三个1*2耦合器输入端相连，η为节点个数；FBGnl传感器是测量温度的传感器；FBGn2传感器是测量压力的传感器；FBGn3传感器是测量加速度的传感器。
如果在固定件上设置第三传感器，与固定件垂直连接的水平悬臂梁上表面上设置第一传感器，下表面设置第二传感器，第一传感器的反射信号与第一个1*2耦合器输入端相连，第二传感器的反射信号与第二个1*2耦合器输入端相连，第三传感器的反射信号与第三个1*2耦合器输入端相连，所述悬臂梁为钢质，长度L = 50mm，底部宽度B = 30mm，厚度h = 1mm，杨氏模量=208GPa，梁端有质量为0. 3千克的质量块，所述的固定件可以是钻井头等设备。所述第一传感器、第二传感器和第三传感器的反射信号输入到各自对应的1*2耦合器后，经准直镜反射后经过闪耀光栅照射到聚焦透镜上，CMOS图像传感器获取从聚焦透
镜透射过来的阵列光斑，根据公式
权利要求
1.基于分布式FBG传感器的多物理量测量传感信号识别方法，其特征在于，两个或两个以上的FBG传感器的反射光先经过各自对应的1*2耦合器，然后经准直镜反射后经过闪耀光栅照射到聚焦透镜上，CMOS图像传感器获取从聚焦透镜透射过来的阵列光斑，根据公式
2.根据权利要求1所述的基于分布式FBG传感器的多物理量测量传感信号识别方法， 其特征在于，假设有η个节点，每个节点需要测量温度、压力和加速度三个参数，具体实现方法如下传感单元每个节点的^Gnl传感器反射信号与第一个1*2耦合器输入端相连， FBGn2传感器反射信号与第二个1*2耦合器输入端相连，FBGn3传感器反射信号与第三个1*2 耦合器输入端相连，其中η为节点个数；FBGnl传感器是测量温度的传感器；FBGn2传感器是测量压力的传感器；FBGn3传感器是测量加速度的传感器。
3.一种基于分布式FBG传感器的温度压力加速度测量装置，包括固定件，其特征在于， 在固定件上设置第三传感器，与固定件垂直连接的水平悬臂梁上表面上设置第一传感器， 下表面设置第二传感器，第一传感器的反射信号与第一个1*2耦合器输入端相连，第二传感器的反射信号与第二个1*2耦合器输入端相连，第三传感器的反射信号与第三个1*2耦合器输入端相连，各个1*2耦合器的输出信号经准直镜反射后经过闪耀光栅照射到聚焦透镜上，CMOS图像传感器从聚焦透镜获取图像光斑。
4.根据权利要求3所述的基于分布式FBG传感器的温度压力加速度测量装置，其特征在于，所述的固定件为钻井头。
5.根据权利要求3所述的基于分布式FBG传感器的温度压力加速度测量装置，其特征在于，所述悬臂梁为钢质，长度L = 50mm，底部宽度B = 30mm，厚度h = 1mm，杨氏模量E = 208GPa。
6.根据权利要求3所述的基于分布式FBG传感器的温度压力加速度测量装置，其特征在于，悬臂梁未与钻井头相连的一端有质量为0. 3千克的质量块。
7.一种根据权利要求3所述的基于分布式FBG传感器的温度压力加速度测量装置的传感信号识别方法，其特征在于，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器的反射信号输入到各自对应的1*2耦合器后，经准直镜反射后经过闪耀光栅照射到聚焦透镜上，CMOS图像传感器获取从聚焦透镜透射过来的阵列光斑，根据公式
全文摘要
本发明为基于分布式FBG传感器的多物理量测量传感信号识别方法，两个或两个以上的FBG传感器的反射光先经过各自对应的1*2耦合器，然后经准直镜反射后经过闪耀光栅照射到聚焦透镜上，CMOS图像传感器获取从聚焦透镜透射过来的阵列光斑，根据公式计算出FBG光栅波长的各个位移量Δλ，进而识别各个FBG传感器的信号，其中p为像素尺寸，l为栅距，θk为衍射角，Δp为像素偏移个数，f为聚焦透镜角度，k为衍射级数；本发明能分离和识别出多参数微信号，并智能感知信息识别方法，实现同时、精确和分布式测量多参数，本发明还以钻井头为例，提供了实现该方法的一种装置。
文档编号G01P15/097GK102175274SQ20111003179
公开日2011年9月7日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日
发明者吴春英, 王卫林, 王晓霞 申请人:陕西科技大学