一种用于模拟光电传输系统的线性度校正方法技术方案

一种用于模拟光电传输系统的线性度校正方法，属于电气测量技术领域。其特征在于：包括如下校正步骤：步骤1001，建立非线性基本数据表；步骤1002，对混合信号采样得到离散点；步骤1003，对离散点进行分解得到直流参量；步骤1004，计算当前温度下的线性传输系数；步骤1005，进行数据转换；步骤1006～1008，找出不满足线性关系的离散点进行补偿，并结合所有满足线性度关系的离散点得到满足线性度要求的传输系统的混合信号。在本用于模拟光电传输系统的线性度校正方法中，针对模拟光电传输系统自身的非线性缺陷，对经过其非线性区域传输的信号进行补偿，提高了模拟光电传输系统的测量精度。

A linearity correction method for analog photoelectric transmission system

【技术实现步骤摘要】
一种用于模拟光电传输系统的线性度校正方法
一种用于模拟光电传输系统的线性度校正方法，属于电气测量

技术介绍
在电气测量领域，要测量的物理量多为位于高压侧的电流、电压量，为了实现高、低压两端的电气隔离，同时提高待测信号在强电磁环境下传输的抗干扰能力，在工程上多使用光纤来进行信号的传输。传统的模拟光电传输系统如图3所示，待传输的电信号在发射端经过电/光转换之后变为光信号，在经过光纤传输之后在接收端经过光/电转换得到待传输的电信号，利用光纤传输信号有两种方式，方式一是在高压侧将待测量就地数字化后，利用光纤将数字信号以光信号的方式传输至低压侧；方式二是利用光强调制方式，将待测物理电信号以模拟光信号的方式传输至低压侧，光强调制方式由于无需在高压侧利用A/D系统进行采样，即能够保留完整待测量的波形信息，因此其可传输信号的频带远远宽于数字化传输方式，这种优势使得模拟光电传输系统可以应用于对频带要求较宽的小电流测量应用、行波测量应用、冲击电压/电流等测量应用，这是数字化传输系统所不能比拟的。由于避免了高压侧A/D系统的采样环节，因此高压侧电路的功耗大大降低，同时解决了高压侧针对A/D系统的取能问题。然而光强调制方式所存在的问题是：使用该方式传输信号要保证高的传输精度，必须建立一个高线性度的电/光、光/电传输系统，即光路传输的线性度很大程度决定了系统测量的精度。在现有技术中，解决模拟光电传输系统线性度较为成熟的一个方法是：在发射端生成一个已知的参考信号(一般为直流信号)，将该参考信号与待传输的电信号混合后一起进行传输，在接收端再将传输后参考信号和待传输的电信号分离，由于参考信号为已知量，因此可以利用参考信号在传输前后的衰减程度表征待传输电信号的衰减程度，在对接收端分离得到的电信号进行处理(如放大)后还原处发射端的待传输信号。然而经研究发现，这种信号处理方式还存在有如下缺陷：如图4所示，传统的模拟光电传输系统的输入值UIN的电压输入范围(图中的0～UINMAX)，每一个输入值UIN均对应于一个输出值UOUT，从而可以得到模拟光电传输系统近似直线的曲线，然而模拟光电传输系统的整个曲线上会存在有多个不满足线性关系的点，如图中A区域的输入值UIN-Error1～UIN-Error5。在实际传输过程中，待传输的电信号与参考信号(分别参照图5中的曲线La、Lb)混合并在经过模拟光电传输系统的传输之后，得到衰减后的参考信号和衰减后的待传输信号(分别参照图6中的曲线La’、Lb’)。由上述可知，由于本身存在不满足线性关系的点(或/和区域)，因此若待传输电信号的输入值包括不满足线性关系的点，则输出信号中也就包含了经过非线性传输点传输的数据(如图6中B区域)，因此，现有技术中，利用参考信号的衰减程度表征原待传输信号衰减程度的方法，只是从信号衰减程度的角度对待传输信号整体进行了还原(放大)，而并未考虑到由于模拟光电传输系统自身存在的非线性缺陷，最终还原得到的待传输信号在传输过程中实际已经存在了不满足线性关系的点(或/和区域)，因此造成了最终得到的传输精度下降。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种针对模拟光电传输系统自身的非线性缺陷，对经过其非线性区域传输的信号进行补偿，提高了模拟光电传输系统测量精度的用于模拟光电传输系统的线性度校正方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：该用于模拟光电传输系统的线性度校正方法，模拟光电传输系统包括由光纤连接的发射端和接收端，在发射端形成参考信号UDC参考，参考信号UDC参考与待传输的电信号UAC混合后得到混合信号UIN混合，混合信号UIN混合由发射端发送至接收端，在接收端将得到的衰减后的混合信号UOUT混合，其特征在于：对所述衰减后的混合信号UOUT混合的线性度，包括如下校正步骤：步骤1001，建立室温下所述模拟光电传输系统的非线性基本数据表，并得到模拟光电传输系统在室温下的线性传输系数；步骤1002，在模拟光电传输系统的接收端得到混合信号UOUT混合之后，对混合信号UOUT混合进行AD采样，得到信号UOUT混合的各个离散点；步骤1003，对混合信号UOUT混合的各个离散点进行分解，计算出每一个离散点中的衰减后的参考信号U’DC参考；步骤1004，计算得到当前温度下模拟光电传输系统的线性传输系数；步骤1005，将当前温度下混合信号UOUT混合所有离散点的数据换算成室温下相对应的数据UOUT混合-室温；步骤1006，将当前温度下混合信UOUT混合所有的离散点转换为室温下所对应的数据UOUT混合-室温之后，根据非线性基本数据表查表判断所有的UOUT混合-室温是否位于模拟光电传输系统的非线性区内，如果位于模拟光电传输系统的非线性区内，执行步骤1007，如果位于模拟光电传输系统的非线性区之外，执行步骤1008；步骤1007，对当前温度下混合信号UOUT混合中所有不满足线性关系的离散点进行补偿；步骤1008，在所有不满足线性度要求的UOUT混合的离散点完成补偿后，结合所有满足线性度要求的UOUT混合离散点，得到满足线性度要求的传输系统的混合信号UOUT混合。优选的，所述非线性基本数据表的建立流程，包括如下步骤：步骤1001-1，在室温下，在模拟光电传输系统的电压输入范围内，以固定的电压间距输入若干个不同大小测试点输入电压UIN直流，经模拟光电传输系统传输后对应得到测试点输出电压的测试值UOUT直流，进一步得到每个测试点的(UIN直流，UOUT直流)点，完成所有测试点的测试之后，得到若干组关于输入-输出的数据集合(UIN直流1，UOUT直流1)、(UIN直流2，UOUT直流2)、……、(UIN直流N，UOUT直流N)；步骤1001-2，利用步骤1001-1中得到的输入-输出的数据集合，对模拟光电传输系统的传输关系进行线性拟合，得到传输系统的传输关系表达式：UOUT直流＝K室温*UIN直流，K室温为模拟光电传输系统在室温下的线性传输系数；步骤1001-3，根据步骤1001-2中得到的传输关系表达式：UOUT直流＝K室温*UIN直流，将步骤1001-1中的各个测试点输入电压UIN直流逐一代入，计算相对应的测试点输出电压的理想值UOUT理想；步骤1001-4，找出所有不满足线性关系的测试点；步骤1001-5，将所有不满足线性关系的测试点所对应的两个电压输出值：测试点输出电压的测试值UOUT直流和测试点输出电压的理想值UOUT理想组成的数据集合(UOUT直流，UOUT理想)作为模拟光电传输系统的非线性基本数据表。优选的，在所述的步骤1001-2中，对所述模拟光电传输系统的传输关系进行线性拟合时，拟合的原则是：拟合得到的直线包括尽可能多的测试点。优选的，在所述的步骤1001-4中，找出所有不满足线性关系的测试点的方法是：逐一比较每一个测试点输入电压UIN直流所对应的输出电压的测试值UOUT直流和理想值UOUT理想，并设定误差ε，满足不等式|UOUT直本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于模拟光电传输系统的线性度校正方法，模拟光电传输系统包括由光纤连接的发射端和接收端，在发射端形成参考信号U

【技术特征摘要】
1.一种用于模拟光电传输系统的线性度校正方法，模拟光电传输系统包括由光纤连接的发射端和接收端，在发射端形成参考信号UDC参考，参考信号UDC参考与待传输的电信号UAC混合后得到混合信号UIN混合，混合信号UIN混合由发射端发送至接收端，在接收端将得到的衰减后的混合信号UOUT混合，其特征在于：对所述衰减后的混合信号UOUT混合的线性度，包括如下校正步骤：
步骤1001，建立室温下所述模拟光电传输系统的非线性基本数据表，并得到模拟光电传输系统在室温下的线性传输系数；
步骤1002，在模拟光电传输系统的接收端得到混合信号UOUT混合之后，对混合信号UOUT混合进行AD采样，得到信号UOUT混合的各个离散点；
步骤1003，对混合信号UOUT混合的各个离散点进行分解，计算出每一个离散点中的衰减后的参考信号U’DC参考；
步骤1004，计算得到当前温度下模拟光电传输系统的线性传输系数；
步骤1005，将当前温度下混合信号UOUT混合所有离散点的数据换算成室温下相对应的数据UOUT混合-室温；
步骤1006，将当前温度下混合信号UOUT混合所有的离散点转换为室温下所对应的数据UOUT混合-室温之后，根据非线性基本数据表查表判断所有的UOUT混合-室温是否位于模拟光电传输系统的非线性区内，如果位于模拟光电传输系统的非线性区内，执行步骤1007，如果位于模拟光电传输系统的非线性区之外，执行步骤1008；
步骤1007，对当前温度下混合信号UOUT混合中所有不满足线性关系的离散点进行补偿；
步骤1008，在所有不满足线性度要求的UOUT混合的离散点完成补偿后，结合所有满足线性度要求的UOUT混合离散点，得到满足线性度要求的传输系统的混合信号UOUT混合。


2.根据权利要求1所述的用于模拟光电传输系统的线性度校正方法，其特征在于：所述非线性基本数据表的建立流程，包括如下步骤：
步骤1001-1，在室温下，在模拟光电传输系统的电压输入范围内，以固定的电压间距输入若干个不同大小测试点输入电压UIN直流，经模拟光电传输系统传输后对应得到测试点输出电压的测试值UOUT直流，进一步得到每个测试点的(UIN直流，UOUT直流)点，完成所有测试点的测试之后，得到若干组关于输入-输出的数据集合(UIN直流1，UOUT直流1)、(UIN直流2，UOUT直流2)、……、(UIN直流N，UOUT直流N)；
步骤1001-2，利用步骤1001-1中得到的输入-输出的数据集合，对模拟光电传输系统的传输关系进行线性拟合，得到传输系统的传输关系表达式：UOUT直流＝K室温*UIN直流，K室温为模拟光电传输系统在室温下的线性传输系数；
步骤1001-3，根据步骤1001-2中得到的传输关系表达式：UOUT直流＝K室温*UIN直流，将步骤1001-1中的各个测试点输入电压UIN直流逐一...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，王鹏玮，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东;37