一种光纤光栅和智能涂层传感器数据绘图显示的方法

本发明提供一种光纤光栅和智能涂层传感器数据绘图显示的方法，它是一种基于 微软C/C++编译器(即MicroSoft Visual C/C++，以下简称VC)的光纤光栅传感器和智能涂 层传感器数据绘图显示的方法，能够同时对光纤光栅传感器和智能涂层传感器的数据进行 实时显示,属于计算机实时绘图显示技术领域。

光纤光栅具有重量轻、耐腐蚀等优点，目前已在石油产业、电力行业、航空航天等 多个领域进行应用，在光纤光栅的使用过程中经常需要将波长的数据进行存储，并实时监 控光纤光栅波长数据的变化情况。智能涂层技术可实现对结构裂纹的监测，已经得到了实 际的应用，但是因为智能涂层脆性较大，当其应用在监测结构时会存在虚警率较高的问题， 即当结构未出现问题时，由于其他因素的影响导致其报警，因此限制了它的推广应用。

为解决智能涂层传感器虚警率较高的问题，并且由于光纤光栅传感器主要监测大 尺度应变场，不适宜于小尺度测量，相反，智能涂层在小尺度应变场监测的问题上有优势， 因此在实际的应用中多同时使用两种传感器进行监测，需要同时对光纤光栅和智能涂层传 感器的数据进行显示。

基于以上现状和问题，本发明提出一种光纤光栅和智能涂层传感器数据绘图显示 的方法，能够同时监测光纤光栅和智能涂层传感器的数据，并进行绘图显示，能够及时的发 现数据的异常，便于对结构进行监控。

(一)本发明的目的是：

针对光纤光栅传感器和智能涂层传感器数据实际信号变化范围小、显示频率不可 更改、传输通道多等问题，提出一种光纤光栅传感器和智能涂层传感器数据绘图显示的方 法，从而能够稳定的对光纤光栅传感器和智能涂层传感器的数据进行显示，并能动态的调 整横纵坐标、改变显示频率及点数、实现传输通道的切换等功能，使光纤光栅传感器和智能 涂层传感器数据的显示能够更加适合实际应用。

(二)其具体技术方案如下：

本专利发明了一种光纤光栅和智能涂层传感器数据绘图显示的方法，其具体步骤 如下：

步骤一，对于光纤光栅传感器和智能涂层传感器，搭建其光纤光栅和智能涂层数 据传输软件平台，将采集到的光纤光栅和智能涂层数据通过网络通信协议传输到软件平台 上；

步骤二，将传输到软件平台的传感器的数据存储到本计算机，并创建数组存放当 前的数据；

步骤三，设置定时器的时间TIME1和TIME2，分别用来控制光纤光栅传感器和智能 涂层传感器数据的显示频率；

步骤四，判断光纤光栅传感器通道是否发生改变，如果改变则保存当前的通道号， 清空当前的绘图，如果没改变则判断智能涂层传感器通道是否发生改变，如果改变则保存 当前的通道号，清空当前的绘图，如果没改变则直接进行下一步；

步骤五，设置屏幕上光纤光栅传感器和智能涂层传感器显示的数据点数，光纤光 栅传感器的数据点数设为DATA_NUM1，智能涂层传感器的数据点数设为DATA_NUM2，并进行 绘图显示；

步骤六，出光纤光栅传感器和智能涂层传感器数据的当前数组最大值与最小 值，将光纤光栅传感器当前数组最大值与最小值分别设为DATA_MAX1和DATA_MIN1，若数据 个数小于DATA_NUM1，则对当前个数的数据寻最大值与最小值，若数据个数等于DATA_ NUM1，则对DATA_NUM1个数据寻最大值与最小值；将智能涂层传感器当前数组最大值与最 小值分别设为DATA_MAX2和DATA_MIN2，若数据个数小于DATA_NUM2，则对当前个数的数据寻 最大值与最小值，若数据个数等于DATA_NUM2，则对DATA_NUM2个数据寻最大值与最小 值；

步骤七，将光纤光栅传感器和智能涂层传感器数据显示的纵坐标值根据数据的变 化实时进行更新，以使该传感器的数据在小范围变化时仍能在显示时波动幅度较大，便于 观察。

其中，在步骤一中所述的“对于光纤光栅传感器和智能涂层传感器，搭建其光纤光 栅和智能涂层数据传输软件平台”，是指基于微软C/C++编译器6.0版本(即VC++6.0)和微软 基础类库Microsoft Foundation Classes(简称MFC)开发的用于传输处理光纤光栅波长数 据的软件平台；其具体作法如下：在计算机上安装VC++6.0，新建名为“Fiber”的工程，使用 MFC设计开发软件平台；使用MFC设计开发软件平台具体作法如下：打开创建的“Fiber”的工 程，选择MFC库，定义变量和函数，利用并行结构完成软件平台的搭建。

其中，在步骤一中所述的“将采集到的光纤光栅和智能涂层数据通过网络通信协 议传输到软件平台上”，其具体作法如下：软件平台作为服务器端，在开启服务器之后创建 端口(即Socket)，连接成功之后，将采集到的光纤光栅和智能涂层数据，通过TCP/IP协议网 络通信，传输到软件平台上。

其中，在步骤二中所述的“将传输到软件平台的传感器数据存储到本计算机，并创 建数组存放当前的数据”，其作法如下：创建文本文档，命名为DATA.txt,用数据流Buffer将 数据写进文本文档中，并创建数组TEMP存放当前的数据。

其中，在步骤四中所述的“光纤光栅传感器通道”，是指不同的光纤光栅传感器，本 发明所述软件平台实现的是多光纤光栅传感器数据的显示，一个“光纤传感器通道”即指一 个光纤光栅传感器的数据通道。

其中，在步骤四中所述的“智能涂层传感器通道”，是指不同的智能涂层传感器，本 发明所述软件平台实现的是多智能传感器数据的显示，一个“智能涂层传感器通道”即指一 个智能涂层传感器的数据通道。

通过以上步骤，实现了一种光纤光栅传感器和智能涂层传感器数据绘图显示的方 法，解决了实际应用中光纤光栅和智能涂层传感器数据变化范围小、实时性高、传输通道多 等问题，有利于在实际情况中的推广应用。

(三)本发明的优点在于：

1、解决了光纤光栅传感器和智能涂层传感器数据实时显示时坐标无法随时变化、 不能更改显示频率且不可切换显示通道的问题。

2、实现方式简单，无复杂算法，适用性和可操作性强，配合VC的传输控制协议(即 TCP)通信能稳定的对数据进行传输并实现实时显示的作用，对光纤光栅和智能涂层数据实 时显示的精度和稳定性改善明显。

3、与其他实时绘图显示的方法相比，本文所述方法将光纤光栅波长信号的原始数 据进行了存储，有利于实际的应用。

图1本发明所述方法流程图。

本发明一种光纤光栅和智能涂层传感器数据绘图显示的方法，见图1所示，其具体 步骤如下：

步骤一，对于光纤光栅传感器和智能涂层传感器，搭建其光纤光栅和智能涂层数 据传输软件平台，使用的软件版本是微软C/C++编译器6.0版本(即VC++6.0)，采用TCP协议 进行通信，将软件平台设置成是服务器，可以用来接收不同的客户端发送的数据。

步骤二，将传输到软件平台的数据存储到本即本计算机，并创建数组存放当前的 数据。当侦听函数发现有数据传输之后将其存放在定义的数组中，设数组为TEMP，然后创建 文本文件存放数据，并且对数据进行实时更新。

步骤三，设置定时器的时间TIME1和TIME2，分别用来控制光纤光栅传感器和智能 涂层传感器数据的显示频率；在定时器函数中调用绘图函数，当达到设定的时间时就进行 绘图显示，从而控制实时显示的频率。

步骤四，判断光纤光栅传感器通道是否发生改变，将光纤光栅传感器通道用变量 存储下来，设为SENSOR_NUM1，把当前的传感器通道号与之比较，若一样，则该传感器通道没 有改变，若不一样，则将当前的传感器通道号保存在SENSOR_NUM1，清空当前的绘图，接着判 断智能涂层传感器通道是否发生改变，将智能涂层传感器通道用变量存储下来，设为 SENSOR_NUM2，把当前的传感器通道号与之比较，若一样，则传感器通道没有改变，若不一 样，则将当前的传感器通道号保存在SENSOR_NUM2，清空当前的绘图；

步骤五，设置屏幕上要显示的光纤光栅传感器和智能涂层传感器的数据点数，将 光纤光栅传感器的数据点数设为DATA_NUM1，光纤传感器存放的数组大小设为DATA_NUM1， 当光纤传感器数据的个数小于DATA_NUM1时，直接绘图，当数据的个数大于DATA_NUM1，将数 组的数据前移，并将当前的数据赋给最后一位；将智能涂层传感器的数据点数设为DATA_ NUM2，智能涂层传感器存放的数组大小设为DATA_NUM2，当智能涂层传感器数据的个数小于 DATA_NUM2时，直接绘图，当数据的个数大于DATA_NUM2，将数组的数据前移，并将当前的数 据赋给最后一位；

步骤六，出光纤光栅传感器和智能涂层传感器数据的当前数组最大值与最小 值，光纤光栅传感器当前数组最大值与最小值分别设为DATA_MAX1和DATA_MIN1，若数据个 数小于DATA_NUM1，则对当前个数的数据寻最大值与最小值，若数据个数等于DATA_NUM1， 则对DATA_NUM1个数据寻最大值与最小值；将智能涂层传感器当前数组最大值与最小值 分别设为DATA_MAX2和DATA_MIN2，若数据个数小于DATA_NUM2，则对当前个数的数据寻最 大值与最小值，若数据个数等于DATA_NUM2，则对DATA_NUM2个数据寻最大值与最小值；

步骤七，将光纤光栅传感器和智能涂层传感器数据显示的纵坐标值根据数据的变 化实时进行更新，根据最大最小值变化，设K为常数，用来控制纵坐标的变化，将纵坐标的最 大值确定DATA_MAX+(DATA_MAX-DATA_MIN)*K，最小值确定为DATA_MIN-(DATA_MAX-DATA_ MIN)*K，当K值选择过小时会使曲线显示不全，当K值选择过大时会使数据的显示区域过小， 为使最大值最小值显示在图像上且有较好的效果，经测试K为0.075显示最好。