光纖光柵傳感器傳感參數編解碼方法及編解碼終端與流程

2023-12-01 01:10:46 1

本發明涉及光纖傳感領域，特別涉及光纖光柵傳感器傳感參數編解碼方法及編解碼終端。
背景技術：
：光纖光柵傳感技術經過十餘年的發展，由於其具有無源、絕緣、本安防爆、信號遠傳、可靠性高等優點，目前已廣泛用於石油石化、交通、電力、國防、航空航天等領域。光纖光柵的傳感機理為：通過不同的封裝材料和工藝，使外界物理量(如溫度、應力/應變、振動、位移、扭矩等)作用到光纖光柵，物理量的變化會引起光纖光柵波長發生改變；利用解調儀表實時測量光纖光柵的波長改變量，就可以反算出實際物理量。在傳感器製作中，首先測量物理量與光纖光柵波長的一一對應關係，利用數學方法擬合數據，如用一次線型或二次曲線進行擬合。使用時，首先錄入傳感器的擬合參數，再根據實時測量波長值，根據擬合模型進行解算。技術實現要素：本發明的目的，在於提供一種光纖光柵傳感器編碼方法，將傳感器的類型、擬合函數類型以及擬合參數等內容均編入條形碼或二維碼。使用時僅需要錄入編碼，系統即可自動識別上述內容並開始測量，解決目前傳感器在使用過程中參數錄入不便的難題。本發明為達上述目的所採用的技術方案是：提供一種光纖光柵傳感器傳感參數編碼方法，包括以下步驟：獲取光纖光柵傳感器的各個傳感參數，包括傳感器類型、擬合函數類型以及擬合參數；將各個傳感參數賦予特定的數字或字符，並按照一定的順序組成編碼；將編碼轉換為可被識別的條形碼或者二維碼。本發明所述的編碼方法中，還包括以下步驟：獲取傳感器的生產批號，並將其賦予特定的數字或字符，並添加到編碼中。本發明所述的編碼方法中，擬合函數類型包括線性函數、二次函數、指數函數以及其他擬合函數。本發明所述的編碼方法中，對擬合參數進行編碼時，具體將擬合參數按照預設的計算公式進行計算，以將其轉換為整數，再將該整數作為編碼的一部分。本發明還提供了一種光纖光柵傳感器傳感參數解碼方法，包括以下步驟：讀取條形碼或者二維碼；根據編碼規則對讀取的條形碼或者二維碼進行解調；根據解調結果得到傳感器的各個傳感參數，包括傳感器類型、擬合函數類型以及擬合參數；將實時測量的傳感器波長值及擬合參數帶入擬合函數類型進行計算，得到與傳感器類型相對應的物理量。本發明還提供了一種光纖光柵傳感器傳感參數編碼終端，其特徵在於，包括：參數獲取模塊，用於獲取光纖光柵傳感器的各個傳感參數，包括傳感器類型、擬合函數類型以及擬合參數；編碼模塊，用於將各個傳感參數賦予特定的數字或字符，並按照一定的順序組成編碼；轉換模塊，用於將編碼轉換為可被識別的條形碼或者二維碼。本發明所述的編碼終端中，該參數獲取模塊還用於獲取傳感器的生產批號，通過編碼模塊將生產批號賦予特定的數字或字符，並添加到編碼中。本發明所述的編碼終端中，編碼模塊對擬合參數進行編碼時，具體將擬合參數按照預設的計算公式進行計算，以將其轉換為整數，再將該整數作為編碼的一部分。本發明還提供了一種光纖光柵傳感器傳感參數解碼終端，包括：掃碼模塊，用於讀取條形碼或者二維碼；解碼模塊，用於根據編碼規則對讀取的條形碼或者二維碼進行解調，得到傳感器的各個傳感參數，包括傳感器類型、擬合函數類型以及擬合參數；物理量計算模塊，將實時測量的傳感器波長值及擬合參數帶入擬合函數類型進行計算，得到與傳感器類型相對應的物理量。本發明產生的有益效果是：本發明利用編碼方式，將光纖光柵傳感器的參數編入條形碼或二維碼，使用時通過掃碼設備讀取並解調，方便傳感器的使用。附圖說明下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：圖1為本發明實施例光纖光柵傳感器傳感參數編碼方法流程圖；圖2為本發明實施例光纖光柵傳感器傳感參數解碼方法流程圖圖3為本發明實施例光纖光柵傳感器傳感參數編碼終端結構示意圖；圖4為本發明實施例光纖光柵傳感器傳感參數解碼終端結構示意圖；圖5為光纖光柵溫度傳感特性曲線示意圖；圖6為光纖光柵溫度傳感器條形碼示意圖；圖7為光纖光柵應變傳感特性曲線示意圖；圖8為光纖光柵應變傳感器條形碼示意圖。具體實施方式為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。如圖1所示，本發明實施例的光纖光柵傳感器傳感參數編碼方法包括以下步驟：S101、獲取光纖光柵傳感器的各個傳感參數，包括傳感器類型、擬合函數類型以及擬合參數；S102、將各個傳感參數賦予特定的數字或字符，並按照一定的順序組成編碼；S103、將編碼轉換為可被識別的條形碼或者二維碼。上述方法還可包括以下步驟：獲取傳感器的生產批號，並將其賦予特定的數字或字符，並添加到編碼中。傳感器類型包括溫度傳感器、應變傳感器、振動傳感器、位移傳感器和扭矩傳感器。可以理解的，編碼也可以轉換為其他可被識別的識別碼，不限於條形碼或者二維碼。擬合函數類型具體可包括但不限於線性函數、二次函數、指數函數等。該擬合函數反映了光纖光柵傳感器的波長與相應物理量之間的變化關係。不同的物理量對應不同的傳感器類型。如溫度傳感器，則所計算的物理量就是溫度，相應的擬合函數表達的就是波長和溫度之間的變化關係。優選的，對擬合參數進行編碼時，具體將擬合參數按照預設的計算公式進行計算，以將其轉換為整數，再將該整數作為編碼的一部分。本發明實施例的光纖光柵傳感器傳感參數解碼方法，用於解調上述實施例編碼方法得到的編碼。如圖2所示，解碼方法具體包括以下步驟：S201、讀取條形碼或者二維碼；S202、根據編碼規則對讀取的條形碼或者二維碼進行解調；S203、根據解調結果得到傳感器的各個傳感參數，包括傳感器類型、擬合函數類型以及擬合參數；S204、將實時測量的傳感器波長值及擬合參數帶入擬合函數類型進行計算，得到與傳感器類型相對應的物理量。對應於上述實施例的編碼方法，本發明實施例還提供了一種光纖光柵傳感器傳感參數編碼終端，如圖3所示，該編碼終端具體包括：參數獲取模塊31，用於獲取光纖光柵傳感器的各個傳感參數，包括傳感器類型、擬合函數類型以及擬合參數；編碼模塊32，用於將各個傳感參數賦予特定的數字或字符，並按照一定的順序組成編碼；轉換模塊33，用於將編碼轉換為可被識別的條形碼或者二維碼。優選的，該參數獲取模塊31還用於獲取傳感器的生產批號，通過編碼模塊32將生產批號賦予特定的數字或字符，並添加到編碼中。優選的，編碼模塊32對擬合參數進行編碼時，具體將擬合參數按照預設的計算公式進行計算，以將其轉換為整數，再將該整數作為編碼的一部分。對應於上述實施例的解碼方法，本發明實施例還提供了一種光纖光柵傳感器傳感參數解碼終端，如圖4所示，該解碼終端包括：掃碼模塊41，用於讀取條形碼或者二維碼；解碼模塊42，用於根據編碼規則對讀取的條形碼或者二維碼進行解調，得到傳感器的各個傳感參數，包括傳感器類型、擬合函數類型以及擬合參數；物理量計算模塊43，將實時測量的傳感器波長值及擬合參數帶入擬合函數類型進行計算，得到與傳感器類型相對應的物理量。本發明實施例光纖光柵傳感器傳感參數編解碼系統，包括上述實施例的編碼終端和解碼終端。實際中光纖光柵可以封裝成為溫度、應變、振動、位移、扭矩等多種類型傳感器。下表為定義的傳感器類型及其對應數字編碼示例：傳感器類型編碼光纖光柵溫度傳感器1光纖光柵應變傳感器2光纖光柵振動傳感器3光纖光柵位移傳感器4光纖光柵扭矩傳感器5…………本發明實施例以光纖光柵溫度傳感器為例。光纖光柵溫度傳感器的溫度特性曲線示意圖如圖5所示。根據光纖光柵溫度特性測量點1用線性函數進行擬合得到直線2，線性函數的參數為方程3中的a和b。其中a為傳感器的溫度斜率，本例中取值為10.5pm/℃；b為直線截距，即0℃時傳感器波長值，本例中取值為1550.123nm。考慮編碼僅能使用整數以及位數限制，保留小數點後一位，將a乘以10，則為105；b的取值將為減去基準波長值1525.000，再乘以1000，則為25123。假定傳感器為2015年第50周生產的第90隻，傳感器的編碼規則為：年周只-傳感器類型-ab則傳感器的編碼可以設為：20155090-1-10525123，其條碼如圖6所示。該溫度傳感器使用時，通過掃碼設備(如掃碼槍或手機等)，讀取條碼信息。解調軟體提取「1」，則自動識別為溫度傳感器，將解算出溫度信息；同時提取「105」和「25123」兩個參數，將「105」除以10，同時將「25123」除以1000再加上1525.000，帶入到公式得到：y＝10.5*10-3*x+1550.123其中y為實時測量的傳感器波長值，例如此時為1551.123nm，帶入上式可得x＝95.2℃，從而完成溫度測量。本發明還可以進一步增加編碼的信息量。如增加一位編碼用以標識所用的擬合函數。下表為定義的擬合函數類型及其對應數字編碼示例：擬合函數類型方程表達式編碼線性函數y＝a*x+b1二次函數y＝a*x2+b*x+c2指數函數y＝a*exp(b*x)3…………本例以應變傳感器為例進行說明。光纖光柵應變傳感器的應變特性曲線示意圖如圖7所示。根據光纖光柵應變特性測量點4用二次函數進行擬合得到曲線5，二次函數的參數為方程6中的a、b和c。本例中取a為2.2*10-7nm/με2，b為1.0*10-3nm/με，c為1555.123nm。考慮編碼僅能使用整數以及位數限制，保留小數點後一位，將a乘以108，則為22；b的取值乘以104，則為10；，c的取值將為減去基準波長值1525.000，再乘以1000，則為30123。假定傳感器為2015年第51周生產的第91隻，傳感器的編碼規則為：年周只-傳感器類型-擬合函數類型-abc則傳感器的編碼可以設為：20155191-2-2-221030123，其條碼如圖8所示。該應變傳感器使用時，通過掃碼設備(如掃碼槍或手機等)，讀取條碼信息。解調軟體提取出兩個「2」，則自動識別為應變傳感器，且將按照二次函數解算應變信息；同時提取「22」、「10」和「30123」三個參數，「22」除以108，「10」除以104，同時將「30123」除以1000再加上1525.000，帶入到公式得到：y＝2.2*10-7*x2+1.0*10-3*x+1555.123其中y為實時測量的傳感器波長值，例如此時為1551.225nm，帶入上式可得x＝100με，從而完成應變測量。應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬於本發明所附權利要求的保護範圍。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp