CN103398731B - 基于dsp时间差测量的马赫-泽德光纤传感定位方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于数字信号处理器（DSP）进行时间差测量的马赫-泽德分布式光纤传感器定位方法，其特征是采用DSP芯片控制周期中断计数器实现对两路时间的测量，通过设计两路电压比较器，第一路电压比较器产生高电平时触发中断1，DSP控制周期中断计数器开始计时，第二路电压比较器产生高电平时触发中断2，DSP控制周期中断计数器停止计时。本发明的优点是：在低成本的电子电路中，DSP周期中断计数器的使用能实现时间差的迅速测量，解决现有算法测量时间差运算量大，运算时间长的问题，大大提高了马赫-泽德分布式光纤传感器定位的速度。

Description

基于DSP时间差测量的马赫-泽德光纤传感定位方法
技术领域
本发明涉及一种振动干扰空间定位方法, 尤其涉及一种基于数字信号处理器DSP进行时间差测量的马赫-泽德分布式光纤传感器振动干扰空间定位方法。
背景技术
目前，在周界安防领域, 常用分布式光纤传感网络进行边界入侵对象的空间位置定位, 入侵对象施加在光纤传感器的压力变化对应的振动干扰信号在光纤传感器两个传感臂中传输时两路信号经过的距离不同,导致到达探测器的时间不同,存在一个时间差。这个时间差的测量在振动干扰定位时起一个至关重要的作用。
在周界安防领域常采用的基于马赫-泽德干涉仪的分布式光纤传感器中，大多采用互相关算法进行两路信号的时间差计算，此算法需要运用FFT算法，拥有大量的乘法和加法，当所做FFT的信号序列长度比较大时，运算量是相当大，难以达到数据的实时处理。
本发明提供一种基于数字信号处理器DSP进行时间差测量的马赫-泽德光纤传感定位方法, 该方法利用DSP的中断控制计数器进行时间差的测量计算,可有效提高传统方法的实时性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数字信号处理器DSP进行时间差测量的马赫-泽德光纤传感定位方法, 用以解决现有时间差测量时算法运算量大，运算时间长的问题，结合马赫-泽德分布式光纤传感器的定位原理可得到振动干扰信号的空间位置。
本发明是这样来实现的，马赫-泽德干涉仪的两个传感臂中的两路干涉信号通过光电转换电路输出的电信号通过两路电压比较器产生高低电平，第一路电压比较器产生高电平时通过分压电阻触发中断1，DSP控制周期中断计数器开始计时，第二路电压比较器产生高电平时通过分压电阻触发中断2，DSP控制周期中断计数器停止计时。通过读取DSP计数器的值获得两路信号接收的时间差。
本专利发明的优点是：通过DSP控制周期中断定时器，使用两路电压比较器分别触发中断1和中断2，可迅速的获得两路信号的时间差，解决现有算法运算量大，运算时间长的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
在图中，1、马赫-泽德分布式光纤传感器 2、光电转换电路1  3、电阻R1 4、电阻R2 5、运算放大器A1 6、电阻R3 7、电阻R4 8、DSP系统 9、电阻R5 10、电阻R6 11、运算放大器A2 12、电阻R7 13、电阻R8 14、光电转换电路2。
具体实施方式
如图1所示，本发明是这样实现的，在需要周界安防的区域沿边界地面下一定深度预埋安装环形马赫-泽德分布式光纤传感器1, 马赫-泽德分布式光纤传感器1有两个干涉臂:即一个传感臂,一个参考臂, 传感臂光纤接光电转换电路1（2）, 参考臂光纤接光电转换电路2（14）。
当有外部入侵对象经过边界某一位置时,其对地面下预埋的马赫-泽德分布式光纤传感器1产生一定的压力, 形成振动干扰的干涉信号,该干涉信号可沿传感臂和参考臂以光速传输,并经过不同的距离, 然后先后到达光电转换电路1（2）及光电转换电路2（14）。两路信号的时间差与光速的乘积等于距离差,根据距离差可以定出振动扰动的空间位置,也就是入侵对象的位置。
两路沿传感臂和参考臂传输的干涉信号，先后到达光电转换电路1（2）及光电转换电路2（14）后,通过光电转换电路1（2）和光电转换电路2（14）转换成电信号，电信号分别输出到第一路电压比较器电路和第二路电压比较器电路中，第一路电压比较电路由运算放大器A1（5）、电阻R1（3）和电阻R2（4）组成，第一路电压比较器电路产生高电平时通过分压电阻R3（6）和电阻R4（7）触发中断1，DSP（8）控制周期中断计数器开始计时，第二路电压比较电路由运算放大器A2（11）、电阻R7（12）和电阻R8（13）组成，第二路电压比较电路产生高电平时通过分压电阻R5（9）和电阻R6（10）触发中断2，DSP（8）控制周期中断计数器停止计时。通过读取DSP（8）计数器的值获得两路信号接收的时间差。结合以上介绍的马赫-泽德分布式光纤传感器的定位原理,就可得到振动干扰的位置。

Claims (2)

1.一种基于数字信号处理器（DSP）控制芯片进行时间差测量的马赫-泽德分布式光纤传感器系统, 该系统包括马赫-泽德分布式光纤传感器、光电转换电路、DSP控制芯片、电压比较器电路；系统有两个光电转换电路和两个电压比较器电路，马赫-泽德分布式光纤传感器有两个干涉臂：即一个传感臂，一个参考臂，两路沿传感臂和参考臂传输的干涉信号，先后到达光电转换电路1及光电转换电路2后，通过光电转换电路1及光电转换电路2转换成电信号，电信号分别输出到第一路电压比较器电路和第二路电压比较器电路，两路电压比较器电路输出的信号输出到DSP控制芯片。
2.一种基于权利要求1所述光纤传感器系统的定位方法，其特征在于:
光电转换电路输出的信号通过两路电压比较器产生高低电平，第一路电压比较器产生高电平时触发中断1，DSP控制芯片控制周期中断计数器开始计时，第二路电压比较器产生高电平时触发中断2，DSP控制芯片控制周期中断计数器停止计时；通过读取周期中断计数器的值获得两路信号接收的时间差；然后依据马赫-泽德分布式光纤传感器的定位原理可得振动干扰的空间位置。
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