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一種溫度測量精度控制裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種溫度測量精度控制裝置及方法，裝置包括：雪崩光電二極管，采集模塊，電壓反饋模塊，以及偏置電壓控制電路；所述雪崩光電二極管用于實時將接收的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；所述采集模塊用于采集指定位置的電信號的信號幅值，并發(fā)送到所述電壓反饋模塊；所述電壓反饋模塊用于根據(jù)所接收的信號幅值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令；所述偏置電壓控制電路用于根據(jù)所接收的偏置電壓調(diào)整指令調(diào)整施加在所述雪崩光電二極管上的偏置電壓。本發(fā)明實施例的技術(shù)方案能提高溫度測量精度。
【專利說明】一種溫度測量精度控制裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及波導(dǎo)介質(zhì)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種溫度測量精度控制裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]分布式光纖溫度傳感器利用普通光纖作為敏感介質(zhì)和傳輸介質(zhì)，具有電絕緣、抗電磁干擾、本質(zhì)安全、耐腐蝕、體積小、重量輕、可繞曲等特點，可實現(xiàn)遠距離測量和監(jiān)控，具有測量范圍寬，空間分辨率和測量精度較高等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于油氣管線、電力電纜、航天器結(jié)構(gòu)健康、冶金化工、地鐵隧道、大型建筑等領(lǐng)域的溫度監(jiān)測。
[0003]目前，大多數(shù)分布式光纖溫度傳感器研制單位都采用溫控技術(shù)，即控制雪崩光電二極管的環(huán)境溫度保持恒定，這種方法在一定程度上起到控制系統(tǒng)測量精度的作用，但是在(TC到40 V的高低溫變環(huán)境中，溫控技術(shù)的控溫精度變差，一般會有2 V到3 °C的偏差，這樣就無法保證系統(tǒng)的測量精度在0°C到40°C的高低溫變化環(huán)境中穩(wěn)定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]有鑒于此，本發(fā)明實施例提供一種溫度測量精度控制裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在特定高低溫變環(huán)境中控溫精度變差的問題。
[0005]本發(fā)明實施例采用以下技術(shù)方案:
[0006]第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種溫度測量精度控制裝置，包括:
[0007]雪崩光電二極管，采集模塊，電壓反饋模塊，以及偏置電壓控制電路；
[0008]所述雪崩光電二極管用于實時將接收的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；
[0009]所述采集模塊用于采集指定位置的電信號的信號幅值，并發(fā)送到所述電壓反饋模塊；
[0010]所述電壓反饋模塊用于根據(jù)所接收的信號幅值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令；
[0011]所述偏置電壓控制電路用于根據(jù)所接收的偏置電壓調(diào)整指令調(diào)整施加在所述雪崩光電二極管上的偏置電壓。
[0012]第二方面，本發(fā)明實施例還提供了一種溫度測量精度控制方法，包括:
[0013]所述電壓反饋模塊接收所述采集模塊發(fā)送的電信號的信號幅值；
[0014]所述電壓反饋模塊根據(jù)所接收的信號幅值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令。
[0015]本發(fā)明實施例提出的技術(shù)方案的有益技術(shù)效果是:
[0016]本發(fā)明實施例的技術(shù)方案利用反饋控制原理，通過實時監(jiān)測系統(tǒng)測量精度，實時修正，能夠提高溫度測量精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例描述中所需要使用的附圖作簡單的介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)本發(fā)明實施例的內(nèi)容和這些附圖獲得其他的附圖。
[0018]圖1是本發(fā)明具體實施例一所述的溫度測量精度控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
[0019]圖2是本發(fā)明具體實施例三所述的溫度測量精度控制方法流程圖；
[0020]圖3是本發(fā)明具體實施例四所述的溫度測量精度控制方法流程圖；
[0021]圖4是本發(fā)明具體實施例五所述的溫度測量精度控制方法示意圖；
[0022]圖5是本發(fā)明具體實施例六所述的溫度測量精度控制方法示意圖。

【具體實施方式】
[0023]為使本發(fā)明解決的技術(shù)問題、采用的技術(shù)方案和達到的技術(shù)效果更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例的技術(shù)方案作進一步的詳細描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0024]下面結(jié)合附圖并通過【具體實施方式】來進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0025]實施例一
[0026]圖1是本實施例所述的溫度測量精度控制裝置的結(jié)構(gòu)框圖，如圖1所示，本實施例所述的溫度測量精度控制裝置包括:
[0027]雪崩光電二極管101，采集模塊102，電壓反饋模塊103，以及偏置電壓控制電路104 ；
[0028]所述雪崩光電二極管101用于實時將接收的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；
[0029]所述采集模塊102用于采集指定位置的電信號的信號幅值，并發(fā)送到所述電壓反饋模塊103 ；
[0030]所述電壓反饋模塊103用于根據(jù)所接收的信號幅值向所述偏置電壓控制電路104發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令；
[0031]所述偏置電壓控制電路104用于根據(jù)所接收的偏置電壓調(diào)整指令調(diào)整施加在所述雪崩光電二極管101上的偏置電壓。
[0032]雪崩光電二極管101的倍增因子與溫度有密切關(guān)系，當環(huán)境溫度升高時，雪崩光電二極管101的擊穿電壓增大，如果此時偏置電壓控制電路104加載在雪崩光電二極管101上的偏置電壓值保持不變，那么雪崩光電二極管101的倍增因子減小，信號幅值降低，而此時噪聲變化不大，因而會引起系統(tǒng)的信噪比下降，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的測量精度下降。
[0033]本實施例所述的溫度測量精度控制裝置，即通過電壓反饋模塊103根據(jù)從采集模塊102中實時讀取當前信號幅值實時對偏置電壓控制電路104施加給雪崩光電二極管101的偏置電壓進行控制和修正，能夠提高溫度測量精度。
[0034]進一步地，所述電壓反饋模塊103具體用于:
[0035]從采集模塊102接收指定位置的當前信號幅值；
[0036]計算所述當前信號幅值與第一閾值之間的差值；
[0037]若所述差值小于第二閾值，則向所述偏置電壓控制電路104發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令；
[0038]若所述差值大于第三閾值，則向所述偏置電壓控制電路104發(fā)送偏置電壓調(diào)小指令；
[0039]若所述差值不小于第二閾值且不大于第三閾值，則不向所述偏置電壓控制電路104發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令；
[0040]其中所述第二閾值小于零，所述第三閾值大于零。
[0041]需要說明的是，所述第一閾值是一個預(yù)先設(shè)定的固定值，它是根據(jù)系統(tǒng)測量精度較高時，根據(jù)在所述指定位置的信號幅值來設(shè)定的。用于作為偏置電壓是否調(diào)整的參考。
[0042]需要說明的是，所述采集模塊可通過采集卡采集指定位置的電信號的信號幅值。
[0043]所述第二閾值與所述第三閾值是預(yù)先設(shè)定的容差值。其中所述第二閾值小于零，用于表不當前信號幅值相對于第一閾值來說，比第一閾值小時的容忍值。
[0044]其中所述第三閾值大于零，用于表示當前信號幅值相對于第一閾值來說，比第一閾值大時的容忍值。
[0045]作為優(yōu)選，所述第二閾值與第三閾值為相反數(shù)。即所述比值與第一閾值之間的差值的絕對值在零到第三閾值范圍之內(nèi)，則不發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令，不對偏置電壓進行調(diào)
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[0046]由此可見，所述第二閾值與所述第三閾值的大小直接影響偏置電壓調(diào)整的策略，從而影響溫度測量精度，由此可見，所述第二閾值設(shè)置得越大，溫度測量精度越高；所述第三閾值設(shè)置得越小，溫度測量精度越高。進一步地，所述偏置電壓控制電路104具體用于:
[0047]若接收到偏置電壓調(diào)大指令，則將施加在雪崩光電二極管101上的偏置電壓增加第四預(yù)設(shè)值；
[0048]若接收到偏置電壓調(diào)小指令，則將施加在雪崩光電二極管101上的偏置電壓減小第五預(yù)設(shè)值；
[0049]其中，所述第四預(yù)設(shè)值與所述第五預(yù)設(shè)值均大于O。
[0050]作為優(yōu)選，所述第四預(yù)設(shè)值與所述第五預(yù)設(shè)值相同。
[0051]或者，所述偏置電壓控制電路104具體用于:
[0052]若接收到偏置電壓調(diào)大指令，則將施加在雪崩光電二極管101上的偏置電壓乘以第六預(yù)設(shè)系數(shù)；
[0053]若接收到偏置電壓調(diào)小指令，則將施加在雪崩光電二極管101上的偏置電壓乘以第七預(yù)設(shè)系數(shù)；
[0054]其中，所述第六預(yù)設(shè)系數(shù)大于1，所述第七預(yù)設(shè)系數(shù)大于O且小于I。
[0055]需要說明的是，所述第四預(yù)設(shè)值，所述第五預(yù)設(shè)值，所述第六預(yù)設(shè)系數(shù)，以及所述第七預(yù)設(shè)系數(shù)，需要參照所述第二閾值與所述第三閾值的大小進行設(shè)置。
[0056]優(yōu)選地，所述第四預(yù)設(shè)值需小于所述第二閾值的絕對值，所述第五預(yù)設(shè)值需小于所述第三閾值。
[0057]若所述第四預(yù)設(shè)值和所述第五預(yù)設(shè)值設(shè)置得過大，則會增加調(diào)整次數(shù)，降低系統(tǒng)的效率，甚至可能會使系統(tǒng)進入死循環(huán)。
[0058]例如，所述第五預(yù)設(shè)值大于所述第三閾值的兩倍，則可能會出現(xiàn)控制裝置出現(xiàn)不斷調(diào)整以致死循環(huán)的情況。
[0059]所述第四預(yù)設(shè)值，所述第五預(yù)設(shè)值，所述第六預(yù)設(shè)系數(shù)，以及所述第七預(yù)設(shè)系數(shù)用于在當前信號幅值與第一閾值之間的差值超過預(yù)設(shè)的容差值范圍時，進行偏置電壓調(diào)整時的調(diào)整幅度。第一種方式是按大小進行調(diào)整，所述第四預(yù)設(shè)值和所述第五預(yù)設(shè)值用于設(shè)定按大小調(diào)整時的調(diào)整步長；第二種方式是按比例進行調(diào)整，所述第六預(yù)設(shè)系數(shù)和所述第七預(yù)設(shè)系數(shù)用于設(shè)定按比例進行調(diào)整時的調(diào)整比例。
[0060]實施例二
[0061]本實施例提出一了種溫度測量精度控制裝置，在實施例一的基礎(chǔ)之上，所述采集模塊102還用于測量指定位置的溫度值，且所述電壓反饋模塊103還用于根據(jù)所接收的信號幅值和溫度值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令。
[0062]本實施例所述的溫度測量精度控制裝置，即通過電壓反饋模塊103根據(jù)從采集模塊102中實時讀取當前溫度值和當前信號幅值實時對偏置電壓控制電路104施加給雪崩光電二極管101的偏置電壓進行控制和修正，能夠提高溫度測量精度。
[0063]需要說明的是，所述采集模塊可通過采集卡采集指定位置的電信號的信號幅值，通過鉬電阻測量指定位置的溫度值。
[0064]進一步地，所述電壓反饋模塊103具體用于:
[0065]從采集模塊102接收指定位置的當前溫度值和當前信號幅值；
[0066]計算所述當前信號幅值與所述當前溫度值的比值，計算所述比值與第八閾值之間的差值；
[0067]若所述差值小于第九閾值，則向所述偏置電壓控制電路104發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令；
[0068]若所述差值大于第十閾值，則向所述偏置電壓控制電路104發(fā)送偏置電壓調(diào)小指令；
[0069]若所述差值不小于第九閾值且不大于第十閾值，則不向所述偏置電壓控制電路104發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令；
[0070]其中所述第九閾值小于零，所述第十閾值大于零。
[0071]需要說明的是，所述第八閾值是一個預(yù)先設(shè)定的固定值，它是根據(jù)系統(tǒng)測量精度較高時，在所述指定位置的信號幅值與溫度值的比值來設(shè)定的。用于作為偏置電壓是否調(diào)整的參考。
[0072]所述第九閾值與所述第十閾值是預(yù)先設(shè)定的容差值。其中所述第九閾值小于零，用于表示當前信號幅值與所述當前溫度值的比值，相對于第八閾值來說，比第八閾值小時的容忍值。
[0073]其中所述第十閾值大于零，用于表示當前信號幅值與所述當前溫度值的比值，相對于第八閾值來說，比第八閾值大時的容忍值。
[0074]作為優(yōu)選，所述第九閾值與第十閾值為相反數(shù)。即所述比值與第八閾值之間的差值的絕對值在零到第十閾值范圍之內(nèi)，則不發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令，不對偏置電壓進行調(diào)難
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[0075]由此可見，所述第九閾值與所述第十閾值的大小直接影響偏置電壓調(diào)整的策略，從而影響溫度測量精度，由此可見，所述第九閾值設(shè)置得越大，溫度測量精度越高；所述第十閾值設(shè)置得越小，溫度測量精度越高。
[0076]進一步地，所述偏置電壓控制電路104具體用于:
[0077]若接收到偏置電壓調(diào)大指令，則將施加在雪崩光電二極管101上的偏置電壓增加第十一預(yù)設(shè)值；
[0078]若接收到偏置電壓調(diào)小指令，則將施加在雪崩光電二極管101上的偏置電壓減小第十二預(yù)設(shè)值；
[0079]其中，所述第十一預(yù)設(shè)值與所述第十二預(yù)設(shè)值均大于O。
[0080]作為優(yōu)選，所述第十一預(yù)設(shè)值與所述第十二預(yù)設(shè)值相同。
[0081]或者，所述偏置電壓控制電路104具體用于:
[0082]若接收到偏置電壓調(diào)大指令，則將施加在雪崩光電二極管101上的偏置電壓乘以第十三預(yù)設(shè)系數(shù)；
[0083]若接收到偏置電壓調(diào)小指令，則將施加在雪崩光電二極管101上的偏置電壓乘以第十四預(yù)設(shè)系數(shù)；
[0084]其中，所述第十三預(yù)設(shè)系數(shù)大于1，所述第十四預(yù)設(shè)系數(shù)大于O且小于I。
[0085]所述第十一預(yù)設(shè)值，所述第十二預(yù)設(shè)值，所述第十三預(yù)設(shè)系數(shù)，以及所述第十四預(yù)設(shè)系數(shù)用于:在當前信號幅值與所述當前溫度值的比值與第八閾值之間的差值，超過預(yù)設(shè)的容差值范圍時，進行偏置電壓調(diào)整時的調(diào)整幅度。第一種方式是按大小進行調(diào)整，所述第十一預(yù)設(shè)值和所述第十二預(yù)設(shè)值用于設(shè)定按大小調(diào)整時的調(diào)整步長；第二種方式是按比例進行調(diào)整，所述第十三預(yù)設(shè)系數(shù)和所述第十四預(yù)設(shè)系數(shù)用于設(shè)定按比例進行調(diào)整時的調(diào)整比例。
[0086]需要說明的是，所述第十一預(yù)設(shè)值，所述第十二預(yù)設(shè)值，所述第十三預(yù)設(shè)系數(shù)，以及所述第十四預(yù)設(shè)系數(shù)，需要參照所述第九閾值與所述第十閾值的大小進行設(shè)置。
[0087]實施例三
[0088]圖2是本實施例所述的溫度測量精度控制方法流程圖，本實施例可適用于對溫度進行測量的情況，該方法可以由安裝在偏置電壓控制電路上的溫度測量精度控制裝置來執(zhí)行，如圖2所示，本實施例所述的溫度測量精度控制方法包括:
[0089]S201、從采集模塊中讀取指定位置的當前信號幅值。
[0090]S202、計算所述當前信號幅值與第一閾值之間的差值。
[0091]S203、若所述差值小于第二閾值，則根據(jù)第一預(yù)設(shè)算法增加施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓；
[0092]若所述差值大于第三閾值，則根據(jù)第二預(yù)設(shè)算法減小施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓；
[0093]若所述差值不小于第二閾值且不大于第三閾值，則不調(diào)整施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓；
[0094]其中所述第二閾值小于零，所述第三閾值大于零。
[0095]作為優(yōu)選，所述第二閾值與第三閾值為相反數(shù)。即所述比值與第一閾值之間的差值的絕對值在零到第三閾值范圍之內(nèi)，則不發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令，不對偏置電壓進行調(diào)難
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[0096]需要說明的是，所述第二閾值與所述第三閾值的大小需要參考所述第一閾值進行設(shè)置，結(jié)合第一閾值設(shè)置所述第二閾值和所述第三閾值，以獲取較少的調(diào)整步驟。而且所述第二閾值與所述第三閾值的大小直接影響偏置電壓調(diào)整的策略，從而影響溫度測量精度，所述第二閾值設(shè)置得越大，溫度測量精度越高；所述第三閾值設(shè)置得越小，溫度測量精度越聞。
[0097]進一步地，根據(jù)第一預(yù)設(shè)算法增加施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓具體包括:
[0098]將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓增加第四預(yù)設(shè)值；或
[0099]將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第六預(yù)設(shè)系數(shù)；
[0100]其中，所述第四預(yù)設(shè)值大于0，所述第六預(yù)設(shè)系數(shù)大于I。
[0101]進一步地，根據(jù)第二預(yù)設(shè)算法減小施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓具體包括:
[0102]將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓減小第五預(yù)設(shè)值；或
[0103]將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第七預(yù)設(shè)系數(shù)；
[0104]其中，所述第五預(yù)設(shè)值大于0，所述第七預(yù)設(shè)系數(shù)大于O且小于I。
[0105]所述第四預(yù)設(shè)值，所述第五預(yù)設(shè)值，所述第六預(yù)設(shè)系數(shù)，以及所述第七預(yù)設(shè)系數(shù)用于:在當前信號幅值與所述當前溫度值的比值與第一閾值之間的差值，超過預(yù)設(shè)的容差值范圍時，進行偏置電壓調(diào)整時的調(diào)整幅度。第一種方式是按大小進行調(diào)整，所述第四預(yù)設(shè)值和所述第五預(yù)設(shè)值用于設(shè)定按大小調(diào)整時的調(diào)整步長；第二種方式是按比例進行調(diào)整，所述第六預(yù)設(shè)系數(shù)和所述第七預(yù)設(shè)系數(shù)用于設(shè)定按比例進行調(diào)整時的調(diào)整比例。
[0106]實施例四
[0107]圖3是本實施例所述的溫度測量精度控制方法流程圖，本實施例可適用于對溫度進行測量的情況，該方法可以由安裝在偏置電壓控制電路上的溫度測量精度控制裝置來執(zhí)行，如圖3所示，本實施例所述的溫度測量精度控制方法包括:
[0108]S301、從采集模塊中讀取指定位置的當前溫度值和當前信號幅值。
[0109]S302、計算所述當前信號幅值與所述當前溫度值的比值，計算所述比值與第八閾值之間的差值。
[0110]S303、若所述差值小于第九閾值，則根據(jù)第一預(yù)設(shè)算法增加施加在雪崩二極管上的偏置電壓；
[0111]若所述差值大于第十閾值，則根據(jù)第二預(yù)設(shè)算法減小施加在雪崩二極管上的偏置電壓；
[0112]若所述差值不小于第九閾值且不大于第十閾值，則不調(diào)整施加在雪崩二極管上的偏置電壓
[0113]其中所述第九閾值小于零，所述第十閾值大于零。
[0114]作為優(yōu)選，所述第九閾值與第十閾值為相反數(shù)。即所述比值與第八閾值之間的差值的絕對值在零到第十閾值范圍之內(nèi)，則不發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令，不對偏置電壓進行調(diào)難
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[0115]由此可見，所述第九閾值與所述第十閾值的大小直接影響偏置電壓調(diào)整的策略，從而影響溫度測量精度，由此可見，所述第九閾值設(shè)置得越大，溫度測量精度越高；所述第十閾值設(shè)置得越小，溫度測量精度越高。
[0116]進一步地，根據(jù)第一預(yù)設(shè)算法增加施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓具體包括:
[0117]將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓增加第i^一預(yù)設(shè)值；或
[0118]將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第十三預(yù)設(shè)系數(shù)；
[0119]其中，所述第十一預(yù)設(shè)值大于0，所述第十三預(yù)設(shè)系數(shù)大于I。
[0120]進一步地，根據(jù)第二預(yù)設(shè)算法減小施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓具體包括:
[0121]將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓減小第十二預(yù)設(shè)值；或
[0122]將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第十四預(yù)設(shè)系數(shù)；
[0123]其中，所述第十二預(yù)設(shè)值大于0，所述第十四預(yù)設(shè)系數(shù)大于O且小于I。
[0124]所述第十一預(yù)設(shè)值，所述第十二預(yù)設(shè)值，所述第十三預(yù)設(shè)系數(shù)，以及所述第十四預(yù)設(shè)系數(shù)用于:在當前信號幅值與所述當前溫度值的比值與第八閾值之間的差值，超過預(yù)設(shè)的容差值范圍時，進行偏置電壓調(diào)整時的調(diào)整幅度。第一種方式是按大小進行調(diào)整，所述第十一預(yù)設(shè)值和所述第十二預(yù)設(shè)值用于設(shè)定按大小調(diào)整時的調(diào)整步長；第二種方式是按比例進行調(diào)整，所述第十三預(yù)設(shè)系數(shù)和所述第十七預(yù)設(shè)系數(shù)用于設(shè)定按比例進行調(diào)整時的調(diào)整比例。
[0125]實施例五
[0126]圖4是本發(fā)明實施例三所述的溫度測量精度控制方法示意圖，如圖4所示，本實施例所述的溫度測量精度控制方法基于一種包括雪崩光電二極管，采集模塊，電壓反饋模塊，以及偏置電壓控制電路的溫度測量精度控制裝置。
[0127]所述雪崩光電二極管用于實時將接收的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；
[0128]所述采集模塊用于采集指定位置的電信號的信號幅值，并發(fā)送到所述電壓反饋模塊；
[0129]所述電壓反饋模塊用于根據(jù)所接收的信號幅值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令；
[0130]所述偏置電壓控制電路用于根據(jù)所接收的偏置電壓調(diào)整指令調(diào)整施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓。
[0131]眾所周知，雪崩光電二極管的倍增因子與溫度有密切的關(guān)系，當環(huán)境溫度升高時，雪崩光電二極管的擊穿電壓增大，如果此時加載在二極管上的偏置電壓值保持不變，那么雪崩光電二極管的倍增因子減小，信號幅值降低，而噪聲變化不大，所以系統(tǒng)的信噪比下降，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的測量精度下降。
[0132]該發(fā)明實施例利用一塊偏置電壓控制電路，該電路為雪崩光電二極管提供偏置電壓。在室溫條件下通過手動調(diào)節(jié)偏置電壓值使得雪崩光電二極管處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，同時增益因子較大，系統(tǒng)測量精度較高，記錄在此狀態(tài)下固定位置LO處的信號幅值ULO ;寫入反饋控制程序中，冋時設(shè)定系統(tǒng)可接受的ULO的浮動沮圍Range ;以后在每次測量結(jié)束后取LO處的信號幅值UL0，將信號幅值ULO基準值UO相減得Λ U，將Λ U與Range進行比較；若
AUl〈Range，表明雪崩光電二極管的增益因子處于最佳狀態(tài)，系統(tǒng)測量精度穩(wěn)定，無需調(diào)整；若I AU|>Range且Λ U〈0，表明此次測量中信號光的幅值偏小，此時反饋控制程序會向反饋控制電路發(fā)送一個增大偏置電壓的命令，之后再進行測量，再判斷，再發(fā)命令，循環(huán)往復(fù)，直至I AU|〈Range ;若| AU|>Range且ΛU>0，表明此次測量中信號光的幅值偏大，則發(fā)送減小偏置電壓的命令，循環(huán)往復(fù)直至I AU|〈Range。
[0133]以上過程就是反饋控制，該控制過程適用于分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)的兩路信號光:斯托克斯光和反斯托克斯光，通過該過程使得雪崩光電二極管的增益因子一直處于最佳狀態(tài)，信號幅值保持在基準值浮動范圍內(nèi)，從而保證了系統(tǒng)的測量精度穩(wěn)定。
[0134]該發(fā)明實施例通過實時監(jiān)測固定位置處的信號幅值，通過將信號幅值與反饋控制基準值和浮動范圍進行比較，進而執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)整操作，始終將雪崩光電二極管的增益因子控制在最佳工作狀態(tài)，從而保證了系統(tǒng)的測量精度穩(wěn)定。在實際的系統(tǒng)中，固定位置指標定光纖環(huán)處。
[0135]實施例六
[0136]圖5是本發(fā)明實施例三所述的溫度測量精度控制方法示意圖，如圖5所示，本實施例所述的溫度測量精度控制方法基于一種包括雪崩光電二極管，采集模塊，電壓反饋模塊，以及偏置電壓控制電路的溫度測量精度控制裝置。
[0137]所述雪崩光電二極管用于實時將接收的光信號轉(zhuǎn)化為電信號；
[0138]所述采集模塊用于測量指定位置的溫度值和電信號的信號幅值，并發(fā)送到所述電壓反饋模塊，以及實時對所測量的溫度值進行顯示；
[0139]所述電壓反饋模塊用于根據(jù)所接收的溫度值和信號幅值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令；
[0140]所述偏置電壓控制電路用于根據(jù)所接收的偏置電壓調(diào)整指令調(diào)整施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓。
[0141]眾所周知，雪崩光電二極管的倍增因子與溫度有密切的關(guān)系，當環(huán)境溫度升高時，雪崩光電二極管的擊穿電壓增大，如果此時加載在二極管上的偏置電壓值保持不變，那么雪崩光電二極管的倍增因子減小，信號幅值降低，而噪聲變化不大，所以系統(tǒng)的信噪比下降，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的測量精度下降。
[0142]該發(fā)明實施例利用一塊偏置電壓控制電路，該電路為雪崩光電二極管提供偏置電壓。在室溫條件下通過手動調(diào)節(jié)偏置電壓值使得雪崩光電二極管處于穩(wěn)定工作狀態(tài)，同時增益因子較大，系統(tǒng)測量精度較高，記錄在此狀態(tài)下固定位置LO處的信號幅值UO，同時記錄LO處的溫度值TO ;將信號幅值與溫度的比值RO = U0/T0作為反饋控制的基準值寫入反饋控制程序中，冋時設(shè)定系統(tǒng)可接受的RO的浮動沮圍Range ;以后在每次測量結(jié)束后取LO處的信號幅值ULO，溫度值TLO，將信號幅值與溫度的比值RLO = UL0/TL0與基準值RO相減得AR，將AR與Range進行比較；若| Λ R |〈Range，表明雪崩光電二極管的增益因子處于最佳狀態(tài)，系統(tǒng)測量精度穩(wěn)定，無需調(diào)整；若I八1?|>1^1^6且八1?〈0，表明此次測量中信號光的幅值偏小，此時反饋控制程序會向反饋控制電路發(fā)送一個增大偏置電壓的命令，之后再進行測量，再判斷，再發(fā)命令，循環(huán)往復(fù)，直至I AR|〈Range;若| AR|>Range且AR>0，表明此次測量中信號光的幅值偏大，則發(fā)送減小偏置電壓的命令，循環(huán)往復(fù)直至I AR|〈Range。
[0143]以上過程就是反饋控制，該控制過程適用于分布式光纖溫度傳感器系統(tǒng)的兩路信號光:斯托克斯光和反斯托克斯光，通過該過程使得雪崩光電二極管的增益因子一直處于最佳狀態(tài)，信號幅值保持在基準值浮動范圍內(nèi)，從而保證了系統(tǒng)的測量精度穩(wěn)定。
[0144]該發(fā)明實施例通過實時監(jiān)測固定位置處的信號幅值，通過將信號幅值和溫度的比值與反饋控制基準值和浮動范圍進行比較，進而執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)整操作，始終將雪崩光電二極管的增益因子控制在最佳工作狀態(tài)，從而保證了系統(tǒng)的測量精度穩(wěn)定。在實際的系統(tǒng)中，固定位置指標定光纖環(huán)處。
[0145]由于本實施例的技術(shù)方案是在每次測量結(jié)束后立即監(jiān)測信號幅值，所以即便是在高低溫變環(huán)境中，也能實時反饋信號幅值的大小，從而判斷雪崩光電二極管的增益因子的變化，通過實時調(diào)整偏置電壓值達到信號幅值穩(wěn)定，所以能夠彌補溫控技術(shù)在高低溫變環(huán)境中控制精度變差的缺陷，精確控制系統(tǒng)的測量精度穩(wěn)定。
[0146]以上實施例提供的技術(shù)方案中的全部或部分內(nèi)容可以通過軟件編程實現(xiàn)，其軟件程序存儲在可讀取的存儲介質(zhì)中，存儲介質(zhì)例如:計算機中的硬盤、光盤或軟盤。
[0147]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實施例及所運用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，本發(fā)明不限于這里所述的特定實施例，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進行各種明顯的變化、重新調(diào)整和替代而不會脫離本發(fā)明的保護范圍。因此，雖然通過以上實施例對本發(fā)明進行了較為詳細的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于以上實施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還可以包括更多其他等效實施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【權(quán)利要求】
1.一種溫度測量精度控制裝置，其特征在于，包括: 雪崩光電二極管，采集模塊，電壓反饋模塊，以及偏置電壓控制電路； 所述雪崩光電二極管用于實時將接收的光信號轉(zhuǎn)化為電信號； 所述采集模塊用于采集指定位置的電信號的信號幅值，并發(fā)送到所述電壓反饋模塊；所述電壓反饋模塊用于根據(jù)所接收的信號幅值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令； 所述偏置電壓控制電路用于根據(jù)所接收的偏置電壓調(diào)整指令調(diào)整施加在所述雪崩光電二極管上的偏置電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電壓反饋模塊具體用于: 從采集模塊接收指定位置的當前信號幅值； 計算所述當前信號幅值與第一閾值之間的差值； 若所述差值小于第二閾值，則向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令； 若所述差值大于第三閾值，則向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)小指令； 若所述差值不小于第二閾值且不大于第三閾值，則不向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令； 其中所述第二閾值小于零，所述第三閾值大于零。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述偏置電壓控制電路具體用于: 若接收到偏置電壓調(diào)大指令，則將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓增加第四預(yù)設(shè)值； 若接收到偏置電壓調(diào)小指令，則將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓減小第五預(yù)設(shè)值； 其中，所述第四預(yù)設(shè)值與所述第五預(yù)設(shè)值均大于O ;或者， 所述偏置電壓控制電路具體用于: 若接收到偏置電壓調(diào)大指令，則將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第六預(yù)設(shè)系數(shù)； 若接收到偏置電壓調(diào)小指令，則將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第七預(yù)設(shè)系數(shù)； 其中，所述第六預(yù)設(shè)系數(shù)大于I，所述第七預(yù)設(shè)系數(shù)大于O且小于I。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于: 所述采集模塊還用于測量指定位置的溫度值； 所述電壓反饋模塊還用于根據(jù)所接收的信號幅值和溫度值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述電壓反饋模塊具體用于: 從采集模塊接收指定位置的當前溫度值和當前信號幅值； 計算所述當前信號幅值與所述當前溫度值的比值，計算所述比值與第八閾值之間的差值； 若所述差值小于第九閾值，則向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令； 若所述差值大于第十閾值，則向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)小指令； 若所述差值不小于第九閾值且不大于第十閾值，則不向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令； 其中所述第九閾值小于零，所述第十閾值大于零。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述偏置電壓控制電路具體用于: 若接收到偏置電壓調(diào)大指令，則將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓增加第十一預(yù)設(shè)值； 若接收到偏置電壓調(diào)小指令，則將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓減小第十二預(yù)設(shè)值； 其中，所述第十一預(yù)設(shè)值與所述第十二預(yù)設(shè)值均大于O ;或者， 所述偏置電壓控制電路具體用于: 若接收到偏置電壓調(diào)大指令，則將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第十三預(yù)設(shè)系數(shù)； 若接收到偏置電壓調(diào)小指令，則將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第十四預(yù)設(shè)系數(shù)； 其中，所述第十三預(yù)設(shè)系數(shù)大于1，所述第十四預(yù)設(shè)系數(shù)大于O且小于I。
7.一種溫度測量精度控制方法，其特征在于，包括: 所述電壓反饋模塊接收所述采集模塊發(fā)送的電信號的信號幅值； 所述電壓反饋模塊根據(jù)所接收的信號幅值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述電壓反饋模塊根據(jù)所接收的信號幅值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令的操作具體包括: 所述電壓反饋模塊從采集模塊接收指定位置的當前信號幅值； 計算所述當前信號幅值與第一閾值之間的差值； 若所述差值小于第二閾值，則向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令； 若所述差值大于第三閾值，則向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)小指令； 若所述差值不小于第二閾值且不大于第三閾值，則不向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令； 其中所述第二閾值小于零，所述第三閾值大于零。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 所述向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令具體包括: 向所述偏置電壓控制電路發(fā)送將偏置電壓增加大第四預(yù)設(shè)值的指令； 所述向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)小指令具體包括: 向所述偏置電壓控制電路發(fā)送將偏置電壓減小第五預(yù)設(shè)值的指令； 其中，所述第四預(yù)設(shè)值與所述第五預(yù)設(shè)值均大于O ;或者， 所述向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令具體包括: 向所述偏置電壓控制電路發(fā)送將偏置電壓乘以第六預(yù)設(shè)系數(shù)的指令； 所述向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)小指令具體包括: 向所述偏置電壓控制電路發(fā)送將偏置電壓乘以第七預(yù)設(shè)系數(shù)的指令。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括: 所述電壓反饋模塊接收所述采集模塊發(fā)送的當前溫度值； 所述電壓反饋模塊根據(jù)所接收的信號幅值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令的操作具體包括: 所述電壓反饋模塊根據(jù)所接收的信號幅值和所接收的當前溫度值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述電壓反饋模塊根據(jù)所接收的信號幅值和所接收的當前溫度值向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令的操作具體包括:所述電壓反饋模塊從采集模塊接收指定位置的當前溫度值和當前信號幅值； 計算所述當前信號幅值與所述當前溫度值的比值，計算所述比值與第八閾值之間的差值； 若所述差值小于第九閾值，則向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令； 若所述差值大于第十閾值，則向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)小指令； 若所述差值不小于第九閾值且不大于第十閾值，則不向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)整指令； 其中所述第九閾值小于零，所述第十閾值大于零。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于， 所述向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令具體包括: 向所述偏置電壓控制電路發(fā)送將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓增加第i^一預(yù)設(shè)值的指令； 所述向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令具體包括: 所述向所述偏置電壓控制電路發(fā)送 將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓減小第十二預(yù)設(shè)值的指令； 其中，所述第十一預(yù)設(shè)值與所述第十二預(yù)設(shè)值均大于O ;或者， 所述向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令具體包括: 向所述偏置電壓控制電路發(fā)送 將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第十三預(yù)設(shè)系數(shù)的指令； 所述向所述偏置電壓控制電路發(fā)送偏置電壓調(diào)大指令具體包括: 向所述偏置電壓控制電路發(fā)送 將施加在雪崩光電二極管上的偏置電壓乘以第十四預(yù)設(shè)系數(shù)的指令； 其中，所述第十三預(yù)設(shè)系數(shù)大于1，所述第十四預(yù)設(shè)系數(shù)大于O且小于I。
【文檔編號】G01K11/32GK104132752SQ201410364871
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年7月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月28日
【發(fā)明者】李小彥, 高翔, 馬冠軍, 楊睿, 苗守功 申請人:北京航天易聯(lián)科技發(fā)展有限公司