专利名称：传感测量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传感测量系统，以及包括该传感测量系统的时域反射计、频域反射计、光时域反射计、光频域反射计、气体测量仪、振动测量仪和测距仪。
背景技术：
传感探测技术经常用于测量距离、速度、定位等。现有技术中，由于环境噪声信号的干扰，如电磁干扰等，会导致测量过程的信噪比不够高，测量精度较差，无法满足实际测量的要求。另外，现有的传感测量系统中的软件算法灵活性较差，无法灵活适应各种实际的测量需求。此外，现有技术中的测量传感系统对硬件的要求较高，导致整机设备的成本较
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实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是提供一种传感测量系统，以及包含该测量传感系统的时域反射计、频域反射计、光时域反射计和光频域反射计，有利于提高测量精度，降低成本。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种传感测量系统，包括产生发射调制信号的调制单元；与所述调制单元相连，将所述发射调制信号转变为具有预设电流和电压驱动能力的驱动信号的前端�？榍ピ挥胨銮岸四？榍ピ嗔⒔銮藕欧⑸渲敛饬棵浇榈那岸四？榉⑸涞ピ淮铀霾饬棵浇榻邮账銮藕挪⒔渥晃缧藕诺那岸四？榻邮盏ピ挥胨銮岸四？榻邮盏ピ嗔运銮藕沤新瞬�、放大和/或整形，并将其转换为数字信号的信号处理单元；与所述信号处理单元相连，对所述数字信号进行频谱分析并删除待测物理量的信号频谱之外的噪声频谱的数据处理单元。 可选地，所述传感测量系统还包括与所述调制单元和数据处理单元相连，用于设定所述发射调制信号的信号参数、 接收所述数据处理单元产生的输出信号并将其转化为输出结果输出至用户的人机界面终端。可选地，所述数据处理单元对所述数字信号进行频谱分析后还对缺失频谱进行重建。本实用新型还提供了一种时域反射计，包括以上任一项所述的传感测量系统。本实用新型还提供了一种频域反射计，包括以上任一项所述的传感测量系统。本实用新型还提供了一种光时域反射计，包括以上任一项所述的传感测量系统。本实用新型还提供了一种光频域反射计，包括以上任一项所述的传感测量系统。[0018]本实用新型还提供了一种气体测量仪，包括以上任一项所述的传感测量系统。本实用新型还提供了一种振动测量仪，包括以上任一项所述的传感测量系统。本实用新型还提供了一种测距仪，包括以上任一项所述的传感测量系统。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点本实用新型实施例的传感测量系统中，对接收的数字信号进行频谱分析，将待测物理量的信号频谱以外的噪声频谱删除，之后再进行相关的数据处理和分析。由于将噪声待测物理量的信号频谱之外的噪声频谱滤除，使得测量过程的信噪比较高，有利于提高测量精度。而且本实施例的传感测量系统可以和多种前端�？榕浜鲜褂茫菔导什饬啃枨罅榛畹鹘谌碛布欣诮档统杀�。
图1是本实用新型实施例的传感测量系统的结构框图；图2是本实用新型实施例的传感测量系统应用于光纤网络测量时的整体结构示意图。
具体实施方式
现有技术的传感测量系统的信噪比较低，容易受到环境噪声的干扰，测量精度较低。本实用新型实施例的传感测量系统中，对接收的数字信号进行频谱分析，将待测物理量的信号频谱以外的噪声频谱删除，之后再进行相关的数据处理和分析。由于将噪声待测物理量的信号频谱之外的噪声频谱滤除，使得测量过程的信噪比较高，有利于提高测量精度。而且本实施例的传感测量系统可以和多种前端�？榕浜鲜褂茫菔导什饬啃枨罅榛畹鹘谌碛布欣诮档统杀�。下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明，但不应以此限制本实用新型的保护范围。图1示出了本实施例的传感测量系统的结构框图，包括调制单元11，用于产生发射调制信号；前端�？榍ピ�12，与调制单元11相连，用于将调制单元11产生的发射调制信号转变为具有预设电流和电压驱动能力的驱动信号；前端模块发射单元13，与前端�？榍ピ�12相连，并将驱动信号发射至测量媒介14 ；前端�？榻邮盏ピ�15，从测量媒介 14接收驱动信号并将其转换为电信号；信号处理单元16，与前端�？榻邮盏ピ�15相连，对接收到的驱动信号进行滤波、放大和/或整形，并将其转换为数字信号；数据处理单元17， 与信号处理单元16相连，对从信号处理单元16所接收到的数字信号进行频谱分析并删除待测物理量的信号频谱之外的噪声频谱。此外，本实施例的传感测量系统还包括人机界面终端18，与调制单元11和数据处理单元17相连，用于设定调制单元11发出的发射调制信号的信号参数(如信号频率、幅度、谐波数量等)，接收数据处理单元17产生的输出信号并将该输出信号转化为用户可以直观理解的输出结果输出至用户，另外人机界面终端18还可以用于设定系统中其他单元的工作参数。其中，测量媒介14是可以感知待测物理量、并能够允许前端模块发射单元13发出的信号在其中行进(包括传播、反射等)的模块或物质，例如可以是空气、光纤、液体等等。[0030]调制单元11产生的发射调制信号可以是单个谐波，也可以是多个谐波的合成，根据具体测量过程的需要，可以通过人机界面终端18对调制单元11产生的发射调制信号的信号参数进行设定。前端模块驱动单元12主要用于增强信号的驱动能力，将调制单元11发出的发射调制信号转化为具有预设电流和电压驱动能力的驱动信号，以驱动下一级电路单元。其中， 预设电流和电压指的是根据实际电路设计，能够满足下一级电路正常工作的电流值和电压值。前端�？榉⑸涞ピ�13用于将驱动信号发射至测量媒介14中，在一具体实施例中可以是天线以及本领域技术人员公知的其他模块。前端�？榻邮盏ピ�15从测量媒介14中接收测量媒介14反馈回来的驱动信号，并将其转化为电信号。在一优选的实施例中，前端�？榻邮盏ピ�15和前端�？榉⑸涞ピ�13 可以集成在一起，例如可以是市场上已经成熟的无线发射接收�？�、有线发射接收模块、光学发射接收�？�、声学发射接收�？榈鹊取Ｓ捎诒臼凳├拇胁饬肯低晨梢愿莶煌牟饬啃枨笈浜喜煌那岸四？�(包括前端�？榉⑸涞ピ�13和前端�？榻邮盏ピ�1 来使用，从而能够灵活地满足不同的测量需求，降低开发成本。信号处理单元16可以对转化获得的电信号进行必要的滤波、放大和/或整形，并进行模数转换，将其转换为数字信号。数据处理单元17可以对所接收的数字信号进行识别和频谱分析，将其中待测物理量的信号频谱之外的噪声频谱删除，而保留测量中所使用的信号频谱分量，从而得到具有一定精度的频谱分析结果。具体地，频谱分析的过程可以包括两种发射和接收都在时域进行；发射和接收都在频域进行。对于时域发射和接收，前端�？榉⑸涞ピ�13发射出的驱动信号具有预设的时域特征，例如伪随机噪声数字序列、伪噪声模拟信号，脉冲序列、单个脉冲等等，前端�？榻邮盏ピ�15接收从测量媒介14传来的信号，经过信号处理单元16进行模数转换，由数字处理单元17进行频谱分析，在频谱中可以识别加载了待测物理量的信号频谱，并删除已知的系统和环境噪声等特征频谱，然后将处理后的频谱进行傅立叶变换，从而得到时域测量结果， 该结果中包含了待测物理量信息。对于频域发射和接收，前端�？榉⑸涞ピ�13发射具有预设的频率特征的信号，例如单个谐波信号、多个谐波信号或扫描整个工作频段，前端�？榻邮盏ピ�15从测量媒介14 接收传来的信号，经过信号处理单元16模数转换，由数字处理单元17进行频谱分析，由于在选择发射调制信号时要进行选择以避开系统和环境噪声频谱以及系统频谱盲区，所以还需要对缺失频谱进行重建，之后将重建后的频谱进行傅立叶变换，从而得到时域测量结果， 该结果中包含了待测物理量信息。由于少数的傅立叶分量对时域信号的能量贡献有限，却承载了较大的噪声能量， 因此有效地删除系统和环境噪声频谱或者对频谱进行重建可以抑制时域中的系统和环境等噪声，提高测量精度。本实施例还提供了包括上述传感测量系统的时域反射计(TDR)、频域反射计 (FDR)、光时域反射计(OTDR)、光频域反射计(OFDR)、气体测量仪、振动测量仪和测距仪，基
5于频谱删除和/或频谱重建的传感测量系统能够有效地提高上述各种设备的测量精度和动态范围。本实施例的光时域反射计和光频域反射计可以用于光纤网路的物理连接测量，如图2所示，光时域反射计或光频域反射计21可以设置在中心机房20中，外围的光纤作为测量媒介，发出的驱动信号为光信号，从而可以有效地根据反射回来的光信号测量故障的位置。此外，本实施例所提供的气体测量仪可以应用于光学气体探测，通过发射和接收返回的光信号来探测待测气体的吸收谱，进而推算气体的浓度，由于测量过程不需要电连接，因而可以提高探测易燃易爆气体的安全性。此外，本实施例所提供的测距仪可以应用于无线电测距，通过无线信号的发射以及反射信号的接收，用于精确测量反射目标的距离。本实施例的所提供的测距仪可以应用于声学测距，通过声波信号的发射以及反射信号的接收和频谱分析，可以精确测量反射目标的距离。本实施例的所提供的测距仪可以应用于光学测距，通过光信号的发射以及反射信号的接收和频谱分析，可以精确测量发射目标的距离。本实施例所提供的振动测量仪可以应用于光学振动测量，通过光信号的发射以及对接收信号的频谱分析，可以精确测量反射目标振动参数。此外，也以应用于声学振动测量和无线电振动测量，通过声波信号、无线电信号的发射以及对接收的反射信号的频谱分析， 可以精确测量反射目标的振动参数。本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
权利要求1.一种传感测量系统，其特征在于，包括 产生发射调制信号的调制单元；与所述调制单元相连，将所述发射调制信号转变为具有预设电流和电压驱动能力的驱动信号的前端�？榍ピ挥胨銮岸四？榍ピ嗔⒔銮藕欧⑸渲敛饬棵浇榈那岸四？榉⑸涞ピ淮铀霾饬棵浇榻邮账銮藕挪⒔渥晃缧藕诺那岸四？榻邮盏ピ� 与所述前端�？榻邮盏ピ嗔运銮藕沤新瞬�、放大和/或整形，并将其转换为数字信号的信号处理单元；与所述信号处理单元相连，对所述数字信号进行频谱分析并删除待测物理量的信号频谱之外的噪声频谱的数据处理单元。
2.根据权利要求1所述的传感测量系统，其特征在于，还包括与所述调制单元和数据处理单元相连，用于设定所述发射调制信号的信号参数、接收所述数据处理单元产生的输出信号并将其转化为输出结果输出至用户的人机界面终端。
3.根据权利要求1所述的传感测量系统，其特征在于，所述数据处理单元对所述数字信号进行频谱分析后还对缺失频谱进行重建。
4.一种时域反射计，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的传感测量系统。
5.一种频域反射计，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的传感测量系统。
6.一种光时域反射计，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的传感测量系统。
7.一种光频域反射计，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的传感测量系统。
8.一种气体测量仪，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的传感测量系统。
9.一种振动测量仪，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的传感测量系统。
10.一种测距仪，其特征在于，包括权利要求1至3中任一项所述的传感测量系统。
专利摘要本实用新型提供了一种传感测量系统以及时域反射计、频域反射计、光时域反射计、光频域反射计、气体测量仪、振动测量仪和测距仪，所述传感测量系统包括产生发射调制信号的调制单元；与所述调制单元相连，将发射调制信号转变为具有预设电流和电压驱动能力的驱动信号的前端�？榍ピ唤藕欧⑸渲敛饬棵浇榈那岸四？榉⑸涞ピ淮硬饬棵浇榻邮涨藕挪⒔渥晃缧藕诺那岸四？榻邮盏ピ欢运銮藕沤新瞬�、放大和/或整形，并将其转换为数字信号的信号处理单元；与所述信号处理单元相连，对所述数字信号进行频谱分析并删除待测物理量的信号频谱之外的噪声频谱的数据处理单元。本实用新型有利于提高测量精度。
文档编号G01D5/48GK202209955SQ20112033743
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者王澎 申请人:王澎
专业数控铣床产品供应商
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