CN106959205A - 一种直流背向光光纤开关检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流背向光光纤开关检测方法，属于光纤传感领域，其包括如下步骤：将直流光信号转换成直流电信号，直流电信号转换成直流方波信号，生成当前边沿触发信号，将当前边沿触发信号同时分发给计时器和定时器，定时器开始当前设定时长的倒计时，计时器对当前边沿触发信号对应的当前设定时长内的电平进行计时，对当前设定时长内高电平持续时长和低电平持续时长分别进行累加求和，在定时器的倒计时结束时，时长比较器获得当前设定时长内高电平累计持续时长和低电平累计持续时长，比较高、低电平累计持续时长，获得当前直流背向光光纤开关状态。本发明方法对直流光信号的光损耗不敏感，检测更加准确，适应性更好。

Description

一种直流背向光光纤开关检测方法

技术领域

本发明属于光纤传感领域，更具体地，涉及一种直流背向光光纤开关检测方法。

背景技术

现有的光纤开关检测方法直接使用直流背向光的高低电平来判断光纤开关传感器的开合状态量。该检测方法的抗干扰能力较差，其原因主要为直流背向光及转换出来的电信号容易受到噪声干扰。

另外，该检测方法采用固定阈值判定的方式，在光路的损耗过大时由于直流背向光的光功率低于阈值，容易造成检测方法失效。

因此，需要开发一种新型的直流背向光光纤开关检测系统或者方法，要求其具有较好的抗信号干扰能力，并且对光纤线路上的光功率损耗不敏感或不会由于对光纤线路上的光功率损耗而失效。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种直流背向光光纤开关检测方法，其目的在于，利用上升沿和下降沿这两种边沿触发信号对高低电平进行判断，通常比较固定时长的数据片段中高电平持续总时长与低电平持续总时长判断开关状态，本发明方法使得开关检测系统对直流光信号的光损耗不再敏感，检测更加准确，适应性更好。

为实现上述目的，本发明提供了一种直流背向光光纤开关检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1：将经过光纤开关传感器的直流光信号转换成直流电信号；

S2：放大直流电信号；

S3：将直流电信号转换成直流方波信号；

S4：根据直流方波信号生成当前边沿触发信号，将当前边沿触发信号同时分发给计时器和定时器；

S5：定时器在接收到当前边沿触发信号后开始当前设定时长的倒计时并不再接收其他边沿触发信号，

计时器在接收到当前边沿触发信号后，将上次电平计时结果发送至电平持续时间累加存储器，并清零计时器，然后对当前边沿触发信号对应的当前设定时长内的电平重新进行计时；

S6：电平持续时间累加存储器对当前设定时长内高电平持续时长和低电平持续时长分别进行累加求和，以分别获得当前设定时长内的高电平累计持续时长和当前设定时长内的低电平累计持续时长；

S7：判断定时器的倒计时是否结束，

若定时器的倒计时结束，则进入步骤S8，

若定时器的倒计时没有结束，则跳转至步骤S6；

S8：计时器停止计时，定时器清零，电平持续时间累加储存器停止累加计算，并向时长比较器传输当前设定时长内高、低电平累计持续时长，接着清空存储器；

S9：时长比较器获得当前设定时长内高电平累计持续时长和低电平累计持续时长；

S10：比较在当前设定时长内低电平累计持续时长和高电平累计持续时长，获得当前直流背向光光纤开关状态。

进一步的，还包括步骤S11，S11：向服务器端或者本地报警器发送直流背向光光纤开关的状态。

进一步的，通过网络适配器向服务器端发送直流背向光光纤开关的状态。

进一步的，步骤S1中，采用光探测器将经过光纤开关传感器的直流光信号转换成直流电信号。

进一步的，步骤S2中，采用放大器放大直流电信号。

进一步的，步骤S3中，采用电压比较器将直流电信号转换成直流方波信号。

进一步的，步骤S4中，边沿触发器根据直流方波信号生成当前边沿触发信号，将当前边沿触发信号同时分发给计时器和定时器。

进一步的，所述本地报警器采用声、光或/和电的形式进行报警。

进一步的，所述网络适配器无线连接至服务端，以供服务端以手机短信、电子邮件或者地图APP的形式进行报警。

进一步的，所述定时器的当前设定时长小于等于2s，优选为1s。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，由能够取得下列有益效果：

本发明中，采用比较当前设定时长的数据片段中高电平持续总时长与低电平持续总时长，使得开关检测系统对直流光信号的损耗不再敏感，具有较好的抗信号干扰能力和准确性。另外，利用上升沿和下降沿这两种边沿触发信号对高低电平进行判断，使得开关检测系统不再对高低电平信号的光功率作出严格判断，这样检测方法不再对光纤线路上的光功率损耗敏感或因为光纤线路上的光功率损耗而失效，即便检测系统是在恶劣的安装环境下也具有较好的适应性。

附图说明

图1是本发明实施例中直流背向光光纤开关检测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例中直流背向光光纤开关检测系统工作方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本发明实施例中直流背向光光纤开关检测系统的结构示意图，有图可知，本发明提供了一种直流背向光光纤开关检测系统，其包括光探测器、电压比较器、边沿触发器、计时器、定时器、电平持续时间累加存储器、时长比较器以及报警设备。

其中，所述光探测器输出端连接所述电压比较器输入端，所述电压比较器输出端连接所述边沿触发器输入端，所述边沿触发器输出端同时连接所述定时器输入端和所述计时器第一输入端，所述定时器第一输出端和所述计时器输出端同时连接所述电平持续时间累加存储器输入端，所述电平持续时间累加存储器输出端连接所述时长比较器输入端，所述时长比较器输出端连接所述报警设备输入端，所述定时器第二输出端还连接所述计时器的第二输入端。所述光探测器的输入端用于接收外界的直流光。

详细的，所述光探测器用于将接收到的直流光转换为直流电信号并输出至所述电压比较器输入端，所述电压比较器用于将接收到的直流电信号转换成直流方波信号并输出至所述边沿触发器输入端，所述触发器用于根据接收到的直流方波信号生成边沿触发信号并分别将其传输至所述定时器输入端和所述计时器第一输入端。所述边沿触发信号包括上升沿边沿触发信号和下降沿边沿触发信号。所述定时器用于在接收到所述边沿触发信号后进行设定时长的倒计时，所述计时器用于在接收到所述边沿触发信号后进行计时，所述计时器还用于向所述电平持续时间累加存储器传输高电平持续时间和低电平持续时间，所述电平持续时间累加存储器用于累加获得高电平累计持续时间和低电平累计持续时间，并存储所述高、低电平累计持续时间。所述定时器还用于在设定时长的倒计时结束后向所述计时器和所述电平持续时间累加存储器传输定时结束信号，以终止所述计时器的计时和所述电平持续时间累加存储器的累加存储动作。所述时长比较器用于比较设定时长内所述高电平累计持续时间和所述低电平累计持续时间，并根据比较结果向报警设备发出报警信号。

在本发明的一个实施例中，还包括放大器，所述放大器输入端连接在所述光探测器输出端，所述放大器的输出端连接所述电压比较器的输入端放大器用于将直流电信号放大后传输至电压比较器。通过放大器的放大，使得获得的直流电信号信号更强。

在本发明的又一实施例中，所述报警设备包括本地报警器和网络适配器。所述本地报警器采用声、光或/和电的形式进行报警。所述网络适配器无线连接至服务端，以供服务端以手机短信、电子邮件或者地图APP的形式进行报警。

在本发明的又一实施例中，所述定时器的设定时长小于等于2s，作为优选的，一般所述定时器的设定时长为1s，作为更进一步的优选，所述定时器的设定时长为500ms。计时器在设定时长的片段内计时。

图2是本发明实施例中直流背向光光纤开关检测系统工作方法的流程示意图，由图可知，本发明系统的工作方法包括如下步骤：

S1：采用光探测器将经过光纤开关传感器的直流光信号转换成直流电信号；

S2：采用放大器放大直流电信号；

S3：采用电压比较器将直流电信号转换成直流方波信号；

S4：边沿触发器根据直流方波信号生成当前边沿触发信号，将当前边沿触发信号同时分发给计时器和定时器；

S5：定时器在接收到当前边沿触发信号后开始当前设定时长的倒计时并不再接收其他边沿触发信号，定时器的当前设定时长为1s或者500ms，计时器在接收到当前边沿触发信号后，将上次电平计时结果发送至电平持续时间累加存储器，并清零计时器，然后对当前边沿触发信号对应的当前设定时长内的电平重新进行计时；

S6：电平持续时间累加存储器对当前设定时长内高电平持续时长和低电平持续时长分别进行累加求和，以分别获得当前设定时长内的高电平累计持续时长和当前设定时长内的低电平累计持续时长；

S7：判断定时器的倒计时是否结束，

若定时器的倒计时结束，则进入步骤S8，

若定时器的倒计时没有结束，则跳转至步骤S6；

S8：计时器停止计时，定时器清零，电平持续时间累加储存器停止累加计算，并向时长比较器传输当前设定时长内高、低电平累计持续时长，接着清空存储器；

S9：时长比较器获得当前设定时长内高电平累计持续时长和低电平累计持续时长；

S10：比较在当前设定时长内低电平累计持续时长和高电平累计持续时长，获得当前直流背向光光纤开关状态；

S11：通过网络适配器向服务器端或者直接向本地报警器发送直流背向光光纤开关的状态。所述本地报警器采用声、光或/和电的形式进行报警。所述网络适配器无线连接至服务端，以供服务端以手机短信、电子邮件或者地图APP的形式进行报警。

在直流背向光中，高电平表示背向光存在，背向光存在就说明传感器的通光正常；低电平表示背向光不存在，背向光不存在就说明传感器的通光被阻挡。

在本发明中，上升沿边沿触发信号和下降沿的边沿触发信号是边沿触发器根据电压与时间关系的曲线获得的，当电压与时间关系曲线中出现拐点并且该拐点的斜率为正，则说明会出现上升沿边沿触发信号，当电压与时间关系曲线中出现拐点并且该拐点的斜率为负，则说明会出现下升沿边沿触发信号。

本发明中，通过设置边沿触发器，可以准确获知直流方波信号中上升沿和下降沿，通过设置定时器、计时器、电平持续时间累加存储器以及时长比较器，并且定时器和计时器同时与电平持续时间累加存储器相连，定时器同时还与计时器相连，这样的设置，采用比较设定时长的数据片段中高电平持续总时长与低电平持续总时长，使得开关检测系统对直流光信号的损耗不再敏感，具有较好的抗信号干扰能力和准确性。另外，利用上升沿和下降沿这两种边沿触发信号对高低电平进行判断，使得开关检测系统不再对高低电平信号的光功率作出严格判断，这样检测系统不再对光纤线路上的光功率损耗敏感或因为光纤线路上的光功率损耗而失效，即便检测系统是在恶劣的安装环境下也具有较好的适应性。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流背向光光纤开关检测方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1：将经过光纤开关传感器的直流光信号转换成直流电信号；

S2：放大直流电信号；

S3：将直流电信号转换成直流方波信号；

S4：根据直流方波信号生成当前边沿触发信号，将当前边沿触发信号同时分发给计时器和定时器；

S5：定时器在接收到当前边沿触发信号后开始当前设定时长的倒计时并不再接收其他边沿触发信号，

计时器在接收到当前边沿触发信号后，将上次电平计时结果发送至电平持续时间累加存储器，并清零计时器，然后对当前边沿触发信号对应的当前设定时长内的电平重新进行计时；

S6：电平持续时间累加存储器对当前设定时长内高电平持续时长和低电平持续时长分别进行累加求和，以分别获得当前设定时长内的高电平累计持续时长和低电平累计持续时长；

S7：判断定时器的倒计时是否结束，

若定时器的倒计时结束，则进入步骤S8，

若定时器的倒计时没有结束，则跳转至步骤S6；

S8：计时器停止计时，定时器清零，电平持续时间累加储存器停止累加计算，并向时长比较器传输当前设定时长内高、低电平累计持续时长，接着清空存储器；

S9：时长比较器获得当前设定时长内高电平累计持续时长和低电平累计持续时长；

S10：比较在当前设定时长内低电平累计持续时长和高电平累计持续时长，获得当前直流背向光光纤开关状态。

2.如权利要求1所述的一种直流背向光光纤开关检测方法，其特征在于，其特征在于，还包括步骤S11，

S11：向服务器端或者本地报警器发送直流背向光光纤开关的状态。

3.如权利要求2所述的一种直流背向光光纤开关检测方法，其特征在于，通过网络适配器向服务器端发送直流背向光光纤开关的状态。

4.如权利要求1所述的一种直流背向光光纤开关检测方法，其特征在于，步骤S1中，采用光探测器将经过光纤开关传感器的直流光信号转换成直流电信号。

5.如权利要求1-4之一所述的一种直流背向光光纤开关检测方法，其特征在于，步骤S2中，采用放大器放大直流电信号。

6.如权利要求5所述的一种直流背向光光纤开关检测方法，其特征在于，步骤S3中，采用电压比较器将直流电信号转换成直流方波信号。

7.如权利要求6所述的一种直流背向光光纤开关检测方法，其特征在于，步骤S4中，边沿触发器根据直流方波信号生成当前边沿触发信号，将当前边沿触发信号同时分发给计时器和定时器。

8.如权利要求2所述的直流背向光光纤开关检测系统，其特征在于，所述本地报警器采用声、光或/和电的形式进行报警。

9.如权利要求3所述的直流背向光光纤开关检测系统，其特征在于，所述网络适配器无线连接至服务端，以供服务端以手机短信、电子邮件或者地图APP的形式进行报警。

10.如权利要求1-3之一所述的直流背向光光纤开关检测系统，其特征在于，所述定时器的当前设定时长小于等于2s，优选为1s。