在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及傳感領(lǐng)域，尤其是關(guān)于在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳感器在朝著靈敏、精確、適應(yīng)性強(qiáng)、小巧和智能化的方向發(fā)展。在這一過程中， 光纖傳感器這個(gè)傳感器家族的新成員倍受青睞。光纖具有很多優(yōu)異的性能，例如：具有抗 電磁和原子輻射干擾的性能，徑細(xì)、質(zhì)軟、重量輕的機(jī)械性能；絕緣、無感應(yīng)的電氣性能；耐 水、耐高溫、耐腐蝕的化學(xué)性能等，它能夠在人達(dá)不到的地方（如高溫區(qū)），或者對(duì)人有害的 地區(qū)（如核輻射區(qū)），起到人的耳目的作用，而且還能超越人的生理界限，接收人的感官所 感受不到的外界信息。
[0003] 如圖1所示，光纖傳感器包括發(fā)射端10和接收端20,其中發(fā)射端10和接收端20 通過光路耦合傳輸系統(tǒng)30進(jìn)行光學(xué)連結(jié)。但是，光纖傳感器包括的三部分中任一部分工作 效率的變化都直接影響著光纖傳感器的性能，造成不可估的經(jīng)濟(jì)損失甚至安全事故。其中 引起發(fā)射端10性能變化的主要原因包括：溫度、濕度的劇烈變化或光源自身發(fā)光效率特性 的改變等；引起光路耦合傳輸系統(tǒng)30性能變化的主要原因包括：光纖老化，光纖端面沉積 灰塵、油污等污染物，光纖偏離最佳耦合位置等；引起接收端20性能下降的主要原因包括： 光功率探測器光電響應(yīng)度下降等。
[0004] 其中對(duì)于發(fā)射端10光源工作性能的監(jiān)控，常用的方法為：在發(fā)射端10增加一個(gè) 光功率探測器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控光源光功率。如果監(jiān)測到光源光功率有明顯變化，則調(diào)節(jié)光源 的驅(qū)動(dòng)電流。但是這種增加光功率探測器的方法增加了產(chǎn)品成本的同時(shí)只能監(jiān)測到發(fā)射端 10的工作性能，無法同時(shí)反映光路耦合傳輸系統(tǒng)30及接收端20的工作性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法，其發(fā)明目的為：在發(fā)射端、光 路耦合傳輸系統(tǒng)、接收端由于某些原因使光纖傳感器的工作性能發(fā)生變化時(shí)，能夠?qū)崟r(shí)在 線監(jiān)測發(fā)射端、光路耦合傳輸系統(tǒng)、接收端的性能。
[0006] 本發(fā)明的另一發(fā)明目的為：保證光纖傳感器產(chǎn)品性能的同時(shí)降低生產(chǎn)成本。
[0007] 為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下：在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感 器性能的方法，其光纖傳感器包括發(fā)射端和接收端，其中發(fā)射端和接收端通過光路耦合傳 輸系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)連結(jié)；其步驟包括：首先，光纖傳感器開始工作；其次，當(dāng)光纖傳感器運(yùn)行 一個(gè)監(jiān)測時(shí)間段后，采樣發(fā)射端的驅(qū)動(dòng)電流和接收端的響應(yīng)電流，繼而光纖傳感器運(yùn)行下 一個(gè)監(jiān)測時(shí)間段后，保持發(fā)射端驅(qū)動(dòng)電流不變，再次采樣接收端的響應(yīng)電流，并將兩次采 樣到的響應(yīng)電流的差值與第一次采樣的響應(yīng)電流的預(yù)設(shè)倍數(shù)做比較；最后，根據(jù)上一步驟 的比較結(jié)果，判斷執(zhí)行光纖傳感器的性能調(diào)節(jié)。
[0008] 其中，優(yōu)選實(shí)施方式為：當(dāng)光纖傳感器運(yùn)行到某一監(jiān)測時(shí)間段時(shí)，采樣接收端的響 應(yīng)電流未超過預(yù)設(shè)變化范圍時(shí)，無需調(diào)節(jié)光纖傳感器；此時(shí)，返回上一步判斷下一監(jiān)測時(shí)間 段的接收端響應(yīng)電流。
[0009] 其中，優(yōu)選實(shí)施方式為：當(dāng)光纖傳感器運(yùn)行到某一監(jiān)測時(shí)間段時(shí)，采樣接收端的響 應(yīng)電流超過預(yù)設(shè)范圍時(shí)，從發(fā)射端的驅(qū)動(dòng)光源開始著手判斷和調(diào)節(jié)。
[0010] 其中，優(yōu)選實(shí)施方式為：發(fā)射端的驅(qū)動(dòng)電流未超過上限值，則將發(fā)射端的驅(qū)動(dòng)電流 重新賦值后，進(jìn)入下一個(gè)監(jiān)測時(shí)間段；發(fā)射端的驅(qū)動(dòng)電流已超過上限值，此時(shí)光纖傳感器停 止工作，輸出警告。
[0011] 其中，優(yōu)選實(shí)施方式為：上述方法可應(yīng)用于利用光的強(qiáng)度變化工作的光纖傳感器 中。
[0012] 本發(fā)明的在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法相比于現(xiàn)有技術(shù)來說具有以下 優(yōu)點(diǎn)和積極效果：首先，在線監(jiān)測光纖傳感器的性能；其次，自動(dòng)判斷并維護(hù)光纖傳感器性 能，當(dāng)光纖傳感器的光路傳輸耦合系統(tǒng)出現(xiàn)明顯故障時(shí)，輸出警告提示用戶檢查及修；最 后，節(jié)約成本。
【附圖說明】
[0013] 圖1為光纖傳感器的光路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明的光纖傳感器閾值動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為使對(duì)本發(fā)明的目的、構(gòu)造特征及其功能有進(jìn)一步的了解，配合附圖詳細(xì)說明如 下。應(yīng)當(dāng)理解，此部分所描述的具體實(shí)施例僅可用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0016] 請參考圖1，圖1為光纖傳感器的光路結(jié)構(gòu)示意圖。光纖傳感器包括發(fā)射端10和 接收端20,其中發(fā)射端10和接收端20通過光路耦合傳輸系統(tǒng)30進(jìn)行光學(xué)連結(jié)。
[0017] 當(dāng)光纖傳感器在應(yīng)用場合安裝好，開始工作后，其中：
[0018] 時(shí)間段^內(nèi)，發(fā)射端10的驅(qū)動(dòng)電流為Iei，從發(fā)射端10到接收端20的總工作效率 為η T1，此時(shí)接收端2〇輸出的響應(yīng)電流4為：
[0019] Iri= I Ε1 · n Tl (公式 la)
[0020] 其中，從發(fā)射端10到接收端20的總工作效率
[0021] η η= η E1* n C1* n R1，（公式 lb)
[0022] 其中ηE1為發(fā)射端10光源的發(fā)光效率，η ει為光路耦合傳輸系統(tǒng)30的工作效率， n R1為接收端20的接收效率n R1。
[0023] 時(shí)間段t2ft，發(fā)射端?ο的驅(qū)動(dòng)電流未曾改變的情況下，此時(shí)從發(fā)射端?ο到接收 端20的總工作效率為n T2，此時(shí)接收端20輸出的響應(yīng)電流'為：
[0024] Ir2= I Ei * rI Τ2 (公式 2a)
[0025] 其中，n T2辛n T1。這意味著發(fā)射端10、光路耦合傳輸系統(tǒng)30、接收端20中至少 其中之一性能發(fā)生了變化。但具體變化的部位需要進(jìn)一步判斷。
[0026] 請?jiān)賲⒄請D2,圖2為動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)光纖傳感器閾值的方法流程圖。其步驟如下：
[0027] SlO :光纖傳感器開始工作；
[0029] S30 :時(shí)間段 t2內(nèi)，I R2= I E1 · nT2〇
[0030] S40 :控制程序?qū) Ir2-Iri I與IR1*T作比較。其中，T為預(yù)設(shè)的比例數(shù)值。
[0031] S401 :如果I Ir2-Iri I <IR1*T，則認(rèn)為光纖傳感器受到的是一些微擾，無需調(diào)整及報(bào) 警；返回S20步執(zhí)行下一時(shí)間段監(jiān)測。
[0032] S402 :如果I Ir2-Iri I彡IR1*T，則先從發(fā)射端10的光源開始著手判斷及調(diào)節(jié)。
[0033] S50 :控制程序緊
與Iet做比較。其中，I ET為光源驅(qū)動(dòng)電流上限值。
[0034] S501 :如果
，則表明光源驅(qū)動(dòng)電流未超過光源驅(qū)動(dòng)電流上限值，此時(shí) 將光源驅(qū)動(dòng)電流賦值為
，此時(shí)從發(fā)射端1〇到接收端20的總工作效率η ' T2= nT1;返回S2〇步執(zhí)行下一時(shí)間段監(jiān)測。
[0035] S502 :如果
，則表明光源驅(qū)動(dòng)電流已超過光源驅(qū)動(dòng)電流上限值，則說 明只調(diào)節(jié)發(fā)射端光功率已無法再將光纖傳感器性能保持到原來裝調(diào)，此時(shí)光纖傳感器會(huì)停 止工作，以免對(duì)光源造成不可逆轉(zhuǎn)的損害，并輸出警告，提示用戶檢查光路耦合傳輸系統(tǒng)30 及接收端20。
[0036] 上述方法主要應(yīng)用于利用光的強(qiáng)度變化工作的光纖傳感器中。
[0037] 本發(fā)明的在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法相比于現(xiàn)有技術(shù)來說具有以下 優(yōu)點(diǎn)和積極效果：首先，在線監(jiān)測光纖傳感器的性能；其次，自動(dòng)判斷并維護(hù)光纖傳感器性 能，當(dāng)光纖傳感器的光路傳輸耦合系統(tǒng)30出現(xiàn)明顯故障時(shí)，輸出警告提示用戶檢查及修； 最后，節(jié)約成本。
[0038] 以上所述，僅為本發(fā)明最佳實(shí)施例而已，并非用于限制本發(fā)明的范圍，凡依本發(fā) 明申請專利范圍所作的等效變化或修飾，皆為本發(fā)明所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法，其光纖傳感器包括發(fā)射端（10)和接收端 (20)，其中發(fā)射端（10)和接收端（20)通過光路耦合傳輸系統(tǒng)（30)進(jìn)行光學(xué)連結(jié)；其步驟 包括：首先，光纖傳感器開始工作；其次，當(dāng)光纖傳感器運(yùn)行一個(gè)監(jiān)測時(shí)間段后，采樣發(fā)射 端（10)的驅(qū)動(dòng)電流和接收端（20)的響應(yīng)電流，繼而光纖傳感器運(yùn)行下一個(gè)監(jiān)測時(shí)間段后， 保持發(fā)射端（10)驅(qū)動(dòng)電流不變，再次采樣接收端（20)的響應(yīng)電流，并將兩次采樣到的響 應(yīng)電流的差值與第一次采樣的響應(yīng)電流的預(yù)設(shè)倍數(shù)做比較；最后，根據(jù)上一步驟的比較結(jié) 果，判斷執(zhí)行光纖傳感器的性能調(diào)節(jié)。2. 如權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法，其特征在于：當(dāng)光纖 傳感器運(yùn)行到某一監(jiān)測時(shí)間段時(shí)，采樣接收端（20)的響應(yīng)電流未超過預(yù)設(shè)范圍時(shí)，無需調(diào) 節(jié)光纖傳感器；此時(shí)，返回上一步判斷下一監(jiān)測時(shí)間段的接收端（20)的響應(yīng)電流。3. 如權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法，其特征在于：當(dāng)光纖 傳感器運(yùn)行到某一監(jiān)測時(shí)間段時(shí)，采樣接收端（20)的響應(yīng)電流超過預(yù)設(shè)范圍時(shí)，從發(fā)射端 (10)的驅(qū)動(dòng)光源開始著手判斷和調(diào)節(jié)。4. 如權(quán)利要求3所述的在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法，其特征在于：發(fā)射端 (10)的驅(qū)動(dòng)電流未超過上限值，則將發(fā)射端（10)的驅(qū)動(dòng)電流重新賦值后，進(jìn)入下一個(gè)監(jiān)測 時(shí)間段；發(fā)射端（10)的驅(qū)動(dòng)電流已超過上限值，此時(shí)光纖傳感器停止工作，輸出警告。5. 如權(quán)利要求1、2、3或4所述的在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法，其特征在于： 上述方法可應(yīng)用于利用光的強(qiáng)度變化工作的光纖傳感器中。
【專利摘要】本發(fā)明提供在線監(jiān)測及調(diào)節(jié)光纖傳感器性能的方法，其光纖傳感器包括發(fā)射端和接收端，發(fā)射端和接收端通過光路耦合傳輸系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)連結(jié)；其步驟包括：首先，光纖傳感器開始工作；其次，當(dāng)光纖傳感器運(yùn)行一個(gè)監(jiān)測時(shí)間段后，采樣發(fā)射端的驅(qū)動(dòng)電流和接收端的響應(yīng)電流，繼而光纖傳感器運(yùn)行下一個(gè)監(jiān)測時(shí)間段后，保持發(fā)射端的驅(qū)動(dòng)電流不變，再次采樣接收端的相應(yīng)電流；并將兩次采樣到的驅(qū)動(dòng)電流的差值與第一次采樣的驅(qū)動(dòng)電流的預(yù)設(shè)倍數(shù)做比較；最后，根據(jù)上一步驟的比較結(jié)果，判斷執(zhí)行光纖傳感器的性能調(diào)節(jié)，該方法能夠在線監(jiān)測光纖傳感器的性能并自動(dòng)判斷并維護(hù)光纖傳感器性能，同時(shí)節(jié)約成本。
【IPC分類】G01D18/00, G01D5/353
【公開號(hào)】CN105043426
【申請?zhí)枴緾N201510500562
【發(fā)明人】蔣呈閱, 緒海波
【申請人】昂納信息技術(shù)（深圳）有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月14日