具有传输系数自校准功能的光纤传输系统及使用方法技术方案

具有传输系数自校准功能的光纤传输系统及使用方法，包括传输系统前端和传输系统后端两部分；传输系统前端包括前端输入电路、积分电路、放大电路、电光转换电路、电光转换电路、控制信号响应电路与标准方波产生电路；传输系统后端包括光电转换电路、放大电路、输出电路、光电转换电路、开关控制电路、控制信号产生电路与电光转换电路；在实验室内通过对比光纤传输系统的输出与输入电信号幅值，得到其传输系数S0，并记录标准方波从前端经电光——光电转换传输到后端的输出幅值U0；在实际使用时，读取当前状态下的标准方波输出幅值U1；当前试验状态下的系统传输系数S1＝S0×(U1÷U0)，本发明专利技术提高电信号经光纤传输系统的传输精确度。

Optical Fiber Transmission System with Self-Calibration Function of Transmission Coefficient and Its Application Method

The optical fiber transmission system with self-calibration function of transmission coefficient and its application method include the front end of the transmission system and the back end of the transmission system; the front end of the transmission system includes the front-end input circuit, integration circuit, amplification circuit, electro-optic conversion circuit, electro-optic conversion circuit, control signal response circuit and standard square wave generation circuit; and the back end of the transmission system includes photoelectric conversion circuit, amplification circuit. Large circuit, output circuit, photoelectric conversion circuit, switch control circuit, control signal generation circuit and electro-optic conversion circuit; In the laboratory, the transmission coefficient S0 is obtained by comparing the output and input electric signal amplitude of the optical fiber transmission system, and the output amplitude U0 of the standard square wave is recorded from the front end to the back end through electro-optic conversion; In practical use, the current output amplitude U0 is read. The standard square wave output amplitude U1 in the state and the system transmission coefficient S1 = S0 * (U1_U0) in the current experimental state improve the transmission accuracy of the electric signal through the optical fiber transmission system.

【技术实现步骤摘要】
具有传输系数自校准功能的光纤传输系统及使用方法
本专利技术涉及电磁环境效应测量
，特别涉及具有传输系数自校准功能的光纤传输系统及使用方法。
技术介绍
在电磁环境效应试验等测量领域，经常需要对线缆的耦合电流等参数进行测量，为避免耦合电流传感器等响应的电信号远距离传输衰减过大或受到电磁环境的干扰，经常需要采用光纤传输系统，将某些测量信号经电光—光电转换，采用光纤传输的方式，将信号传输至远端屏蔽室，实现信号的测量与记录。光纤传输系统在使用前需要在实验室环境下对系统进行标定，确定其传输系数大小。然而在实际使用过程中，光纤传输系统内部的半导体激光器发光效率受外界温度变化影响较大，具体表现为随温度升高，激光器发光效率降低，输出光功率减小，导致实际使用时的传输系数与标定的传输系数不一致。此外，更换光纤、光纤接口的松紧程度与标定状态下的不同，也会导致传输系数的变化，导致测量出现误差。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供具有传输系数自校准功能的光纤传输系统及使用方法，为避免测量信号在传输过程中衰减过大或者受到干扰，将电信号经电光—光电转换，采用光纤传输的方式，将信号传输至远端屏蔽室，实现信号的测量与记录，标准方波模块实现振荡方波、标准方波加载到传输通路的输入端口，后端示波器读取当前方波周期，完成对当前电量的实时掌握。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：具有传输系数自校准功能的光纤传输系统，包括传输系统前端和传输系统后端两部分；所述的传输系统前端包括前端输入电路、前端放大电路、前端电光转换电路、前端电光转换电路、前端控制信号响应电路与前端标准方波产生电路；传输系统后端包括后端光电转换电路、后端放大电路、后端输出电路、后端开关控制电路、后端控制信号产生电路与后端电光转换电路；前端输入电路：将各类传输系统感应到的电信号输入光纤传输系统；前端放大电路：对输入电路输出的信号波形进行放大，同时为后端电光转换电路提供足够的驱动能力；前端电光转换电路：将放大电路输出的信号转换为光信号，利用光纤传输将信号远距离传输至传输系统后端；后端光电转换电路：将传输系统前端传输过来的光信号转换为电信号；后端放大电路：将后端光电转换电路输出的微弱电信号进行放大，为后续输出提供一定的驱动能力；后端输出电路：将后端放大电路的输出信号进行阻抗匹配，变为50欧姆同轴线输出，以便在示波器记录设备上进行波形显示和采集；后端控制模块：提供开关控制信号，开关打开代表产生标准方波震荡电路，开关关闭代表关闭标准方波震荡电路；后端控制命令生成电路：响应开关控制电路电路，开关打开和关闭状态下生成对应的控制信号；后端电光转换电路：控制信号经电光转换，光纤传输至传输系统前端；前端光电转换电路：将传输系统后端传输过来光控制信号转换为电信号；前端控制模块：响应控制信号，产生能够打开和关闭标准幅值震荡方波电路的驱动信号，以及控制该信号是否加载到前端输入电路端口；前端标准方波电路：将标准幅值震荡方波加载到输入电路端口，该信号经过整个光纤链路回传至传输系统后端，读取传输系统后端输出的自校准方波幅值变化率，实现对传输系数的自校准。所述的前端电光转换电路与后端光电转换电路之间通过光纤1作为测量通路，光纤1将传输系统前端的测量信号传输至传输系统后端。所述的后端电光转换电路与前端光电转换电路之间通过光纤2作为控制通路，用于传输系统后端能够控制传输系统前端输入电路端口是否加载一个标准幅值方波，通过读取传输系统后端的自校准方波输出幅值，实现对传输系统因发光效率和光功率变化导致的测量误差的校准。所述的传输系统前端放置在远端测量环境中，用于将传感器各类电信号转换为光信号；所述的传输系统后端放置在测量屏蔽间，用于负责信号的接收和记录；所述的传输系统前端与传输系统后端通过光纤相连。电源管理模块，用于控制对前端测量通路的放大电路、电光转换电路的供电；所述的传输系统前端和传输系统后端分别设置有前端单片机微控制器和后端单片机微控制器；后端单片机微控制器用于控制传输系统前端的标准方波电路与电源管理模块，电源管理模块用于对供电电池电压进行AD采集，将采集后的电源电压值通过前端单片机微控制器控制标准震荡方波的周期。具有传输系数自校准功能的光纤传输系统的使用方法，步骤一：将光纤传输系统前端输入电压幅值为Ui的电信号，记录光纤传输系统的输出信号幅值为Uo，得到其标定的传输系数S0＝Uo÷Ui；步骤二在实验室传输系数标定阶段，记录标准方波从前端经电光——光电转换传输到后端自校准方波的输出幅值U0；步骤三：在实际使用时，在试验现场完成传输系统的光纤、线缆连接后，首先读取当前状态下的自校准方波输出幅值U1；步骤四：当前试验状态下的系统传输系数S1＝S0×(U1÷U0)，进一步的进行修正当前传输系统的传输系数。本专利技术的有益效果：本专利技术通过加载标准方波信号，反映传输系统由于环境温度和光通路的变化而造成的测量通路的变化情况，使得在使用光纤传输系统时，不再需要进行实验现场标定，且可以通过自校准功能快速实现传输系数的现场校准，提高信号传输的精确度，标准方波模块主要实现是否产生振荡方波、标准方波是否加载到传输通路的输入端口，后端示波器读取当前方波周期，完成对当前电量的实时掌握。附图说明：图1为本专利技术连接示意图。图2为本专利技术各模块连接关系示意图。图3为本专利技术控制通路后端电路原理图。图4为本专利技术控制通路前端电路原理图。图5为本专利技术自校准方波信号实例示意图。图6为公开技术有源光纤传输系统连接示意图。图7为公开技术有源光纤传输系统各模块连接关系示意图。图8为前端单片机微控制器和后端单片机微控制器示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。从功能上分，包括测量通路和控制通路两部分；测量通路采用公开技术，如图6所示，实现光纤传输的基本功能；本专利技术通过控制通路实现光纤传输系统传输系数的自校准功能。从组成形式上分，所述的光纤传输系统仍分为前端和后端两部分，如图1所示。所述传输系统前端和后端需用两根光纤连接，光纤1供测量通路使用，光纤2供控制通路使用。所述光纤传输系统增加自校准功能后，各模块连接关系如图2所示。所述光纤传输系统控制通路由开关电路、控制命令生成电路、电光转换和光转换模块、控制模块和标准方波电路组成。控制通路通过传输系统后端发出相应的控制命令，附图3给出了控制通路传输系统后端电路原理图；控制通路前端电路响应相关命令，执行自校准功能，附图4给出了控制通路传输系统前端电路原理图，所述光纤传输系统控制通路各模块功能如下：后端开关电路：提供“开”、“关”动作信号，“开”代表打开前端标准方波电路，“关”代表关闭前端标准方波电路；控制命令生成电路：响应开关电路“开”、“关”动作信号，生成对应的控制命令编码(数字信号)；电光转换电路：将控制信号经电光转换，使用光纤远距离传输至前端；光电转换电路：将后端传输过来的光控制信号转换为电信号；控制模块：响应控制信号，产生能够打开和关闭标准方波电路的驱动信号，用以控制标准方波信号是否加载到天线端口；标准方波电路：产生固定幅值的方波信号，将该信号加载到前端输入电路端口，经过整个测量通路回传至传输系统后端，读取后端输出的自校准方波幅值变化情况，实现对传输系统灵敏度系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有传输系数自校准功能的光纤传输系统，其特征在于，包括传输系统前端和传输系统后端两部分；所述的传输系统前端包括前端输入电路、前端放大电路、前端电光转换电路、前端光电转换电路、前端控制信号响应电路与前端标准方波电路；传输系统后端包括后端光电转换电路、后端放大电路、后端输出电路、、后端开关控制电路、后端控制信号产生电路与后端电光转换电路；输入电路：将各类传输系统感应到的电信号输入光纤传输系统；前端放大电路：对积分电路输出的信号进行放大，同时为前端电光转换电路提供足够的驱动能力；前端电光转换电路：将放大电路输出的信号转换为光信号，利用光纤将信号远距离传输至传输系统后端；后端光电转换电路：将传输系统前端传输过来的光信号转换为电信号；后端放大电路：将后端光电转换电路输出的电信号进行放大，为后续输出提供一定的驱动能力；后端输出电路：将后端放大电路的输出信号进行阻抗匹配，变为50欧姆同轴线输出，以便在示波器记录设备上进行波形显示和采集；后端开关控制电路：提供开关控制信号，开关打开代表产生标准方波震荡电路，开关关闭代表关闭标准方波震荡电路；后端控制信号产生电路：响应开关控制电路电路，开关打开和关闭状态下生成对应的控制信号；后端电光转换电路：控制信号经电光转换，光纤传输至传输系统前端；前端光电转换电路：将传输系统后端传输过来光控制信号转换为电信号；前端控制模块：响应控制信号，产生能够打开和关闭标准幅值震荡方波电路的驱动信号，以及控制该信号是否加载到天线端口；前端标准方波电路：将标准幅值震荡方波加载到输入电路端口，该信号经过整个光纤链路回传至传输系统后端，读取传输系统后端输出的自校准方波幅值变化率，实现对传输系数的自校准。电源管理模块，通过继电器对前端测量通路的放大电路、电光转换电路的供电；所述的传输系统前端和传输系统后端分别设置有前端单片机微控制器和后端单片机微控制器；后端单片机微控制器用于控制传输系统前端的标准方波电路与电源管理模块，电源管理模块用于对供电电池电压进行AD采集，将采集后的电源电压值通过前端单片机微控制器控制标准震荡方波的周期。...

【技术特征摘要】
1.具有传输系数自校准功能的光纤传输系统，其特征在于，包括传输系统前端和传输系统后端两部分；所述的传输系统前端包括前端输入电路、前端放大电路、前端电光转换电路、前端光电转换电路、前端控制信号响应电路与前端标准方波电路；传输系统后端包括后端光电转换电路、后端放大电路、后端输出电路、、后端开关控制电路、后端控制信号产生电路与后端电光转换电路；输入电路：将各类传输系统感应到的电信号输入光纤传输系统；前端放大电路：对积分电路输出的信号进行放大，同时为前端电光转换电路提供足够的驱动能力；前端电光转换电路：将放大电路输出的信号转换为光信号，利用光纤将信号远距离传输至传输系统后端；后端光电转换电路：将传输系统前端传输过来的光信号转换为电信号；后端放大电路：将后端光电转换电路输出的电信号进行放大，为后续输出提供一定的驱动能力；后端输出电路：将后端放大电路的输出信号进行阻抗匹配，变为50欧姆同轴线输出，以便在示波器记录设备上进行波形显示和采集；后端开关控制电路：提供开关控制信号，开关打开代表产生标准方波震荡电路，开关关闭代表关闭标准方波震荡电路；后端控制信号产生电路：响应开关控制电路电路，开关打开和关闭状态下生成对应的控制信号；后端电光转换电路：控制信号经电光转换，光纤传输至传输系统前端；前端光电转换电路：将传输系统后端传输过来光控制信号转换为电信号；前端控制模块：响应控制信号，产生能够打开和关闭标准幅值震荡方波电路的驱动信号，以及控制该信号是否加载到天线端口；前端标准方波电路：将标准幅值震荡方波加载到输入电路端口，该信号经过整个光纤链路回传至传输系统后端，读取传输系统后端输出的自校准方波幅值变化率，实现对传输系数的自校准。电源管理模块，通过继电器对前端测量通路的放大电路、电光转换电路的供电；所述的传输系统前端和...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢小丽，马良，
申请(专利权)人：卢小丽，
类型：发明
国别省市：陕西,61