一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置，它包括模拟信号发送部件和模拟信号接收再现部件，传输距离小于100m时，模拟信号发送部件通过单模或者多模光纤与模拟信号接收再现部件连接；模拟信号发送部件用于完成多路模拟信号数据采集和光纤数字化远程传输，模拟信号接收再现部件用于对模拟信号发送部件发送的光纤数字信号进行接收、解码、数模转换和低通滤波，并再现模拟信号发送部件发送的多路模拟信号。本发明专利技术使用FPGA高速接口器件驱动光纤模块实现数字信号的高速传输，抗干扰能力强，解决了以往采用光纤转以太网的数字信号传输时延不确定、网络参数设置复杂、信号传输容易阻塞等问题，对于实时测控系统具有明显优势。显优势。显优势。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置


[0001]本专利技术涉及嵌入式测控
，尤其涉及一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置。

技术介绍

[0002]目前，武器系统的高保真环境适应性考核需求广泛，涉及大量火工品、火炸药等危化品的爆炸、爆轰与振动、冲击试验、高速撞击试验、高温火烧试验、大g值离心振动复合环境试验等危险性安全性试验。在这类环境试验中，将武器系统安装在环境试验设备上，控制试验设备按照制定的环境试验条件激励武器系统，并安装各型传感器对试验全程武器系统的部组件结构响应信号、工作状态信号进行动态实时测试。另外，在某些大型复杂环境试验中，如武器系统的部组件与整体级等效性研究试验中，往往需要同时控制多台套振动环境试验设备协同工作，这些环境试验设备分布在不同的工号甚至达数Km远的地方，各试验设备之间需进行关键信号的实时交互测控，采用集散的分布式测控系统实现这类试验的设备控制和产品性能的测试。在工业和民用领域，如远程水文质量检测，需在测试站点组网实时采集远程传感器检测水质成分、污染物浓度信号，在工业物联网领域，多型传感器组网的集控式设备工况检测等，均需传输超远距离的传感器模拟信号，模拟信号传输越精确越及时，终端的数据采集越准确，相比数字信号的传输，网络引起的传输可靠性和传输时延是必须解决的问题。
[0003]以往对于诸如危险性安全性环境试验的测试，采用上、下位机的远程测试模式，数据采集器作为下位机放置于被测对象处，上位机位于人员安全地带，上位机和下位机中均含以太网接口，上、下位机通信采用以太网转光纤再转以太网的形式进行通信。下位机将模拟信号采集为数字信号后存储于下位机中，上位机发送指令驱动下位机将采集的数据以数字信号模式发送至上位机进行显示和二次分析处理。这种以太网转光纤再转以太网的远程传输方式是业界比较常用的方式，但这种方式存在网络配置复杂、网络延迟不确定以及网络堵塞等问题，并且在爆炸、爆轰等危险场合尚未传输完成数据下位机即损坏，导致数据上传失败。
[0004]因此，如何解决危险场景下的测试传感器模拟信号的无失真远距离传输问题，以及避免将测试传感器信号通过长线电缆远程传输至后方测控系统带来的信号幅值衰减、信号长线传输干扰、信号长线阻抗匹配等多类技术问题是目前急需解决的。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供了一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置，解决了危险场景下的测试传感器模拟信号的无失真远距离传输问题，以及避免将测试传感器信号通过长线电缆远程传输至后方测控系统带来的信号幅值衰减、信号长线传输干扰、信号长线阻抗匹配等多类技术问题。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种模拟信号的光纤远程传输与波形再
现装置，它包括模拟信号发送部件和模拟信号接收再现部件，当传输距离小于阈值时，所述模拟信号发送部件直接通过单模光纤或者多模光纤与所述模拟信号接收再现部件连接；模拟信号发送部件用于完成多路模拟信号数据采集和光纤数字化远程传输，模拟信号接收再现部件用于对所述模拟信号发送部件发送的光纤数字信号进行接收、解码、数模转换和低通滤波，并再现所述模拟信号发送部件发送的多路模拟信号。
[0007]一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置，它包括模拟信号发送部件、光纤信号放大器和模拟信号接收再现部件，当传输距离大于阈值时，所述模拟信号发送部件通过单模光纤或/和多模光纤与所述光纤信号放大器连接，光纤信号放大器通过单模光纤或/和多模光纤与所述模拟信号接收再现部件连接；模拟信号发送部件用于完成多路模拟信号数据采集和光纤数字化远程传输；光纤信号放大器用于对远距离传输时的信号中继放大，补偿光纤远距离传输的光能损耗；模拟信号接收再现部件用于对所述模拟信号发送部件发送的光纤数字信号进行接收、解码、数模转换和低通滤波，并再现所述模拟信号发送部件发送的多路模拟信号。
[0008]所述模拟信号发送部件包括A/D模数转换器、第一FPGA高速接口器件、第一FPGA配置芯片、第一SFP光纤收发模块、第一电源转换器、第一有源晶振、第一无源差分时钟和第一锁相环器件；所述第一电源转换器的输出端与所述第一有源晶振、A/D模数转换器、第一锁相环器件和第一FPGA高速接口器件的供电端连接；所述第一FPGA配置芯片、第一SFP光纤收发模块、A/D模数转换器和第一锁相环器件与所述第一FPGA高速接口器件相互连接；第一无源差分时钟的输出端与第一锁相环器件连接。
[0009]所述模拟信号接收再现部件包括D/A数模转换器、第二FPGA高速接口器件、第二FPGA配置芯片、第二SFP光纤收发模块、第二电源转换器、第二有源晶振、第二无源差分时钟、模拟低通滤波器和第二锁相环器件；所述第二电源转换器的输出端与所述第二有源晶振、D/A数模转换器、第二锁相环器件、第二FPGA高速接口器件和模拟低通滤波器的供电端连接；所述第二FPGA配置芯片、第二SFP光纤收发模块、D/A数模转换器和第二锁相环器件与所述第二FPGA高速接口器件相互连接；第二无源差分时钟的输出端与第二锁相环器件连接；D/A数模转换器的输出端与模拟低通滤波器连接。
[0010]所述第一电源转换器和第二电源转换器均包括AC/DC模块、DC/DC模块和LDO器件；AC/DC稳压模块将220V交流电转换为
±
12V的一次直流电压，DC/DC模块将直流稳压电源转换为
±
12V的一次直流电压，LDO器件将一次直流电压转换为
±
10V、
±
5V、1.2V、3.3V、1.8V、1V、2.5V的二次直流电压。
[0011]本专利技术具有以下优点：一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置，通过将测试传感器的信号调理器前移至危险试验场景前端，而将测控系统移至后端安全厂房人机环境，实现测试传感器与信号调理器在危险试验环境的近距离直接相连，确保测试传感器信号幅值、相位不发生畸变，保证测控信号质量。同时，直接使用FPGA高速接口器件驱动光纤模块实现数字信号的高速传输，无明显时延，抗干扰能力强，解决了以往采用光纤转以太网的数字信号传输时延不确定、网络参数设置复杂、信号传输容易阻塞以及现场装调复杂等问题，对于实时测控系统具有明显优势。
附图说明
[0012]图1 为本专利技术的结构示意图；图2 为模拟信号发送部件的原理示意图；图3 为模拟信号接收再现部件的原理示意图；图4 为本专利技术近距离单模光纤传输实例图；图5 为本专利技术近距离多模光纤传输实例图；图6 为本专利技术远距离单模光纤传输实例图；图7 为本专利技术远距离多模光纤传输实例图；图8 为本专利技术单模和多模光纤混合传输实例图。
具体实施方式
[0013]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置，其特征在于：它包括模拟信号发送部件和模拟信号接收再现部件，当传输距离小于阈值时，所述模拟信号发送部件直接通过单模光纤或者多模光纤与所述模拟信号接收再现部件连接；模拟信号发送部件用于完成多路模拟信号数据采集和光纤数字化远程传输，模拟信号接收再现部件用于对所述模拟信号发送部件发送的光纤数字信号进行接收、解码、数模转换和低通滤波，并再现所述模拟信号发送部件发送的多路模拟信号。2.一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置，其特征在于：它包括模拟信号发送部件、光纤信号放大器和模拟信号接收再现部件，当传输距离大于阈值时，所述模拟信号发送部件通过单模光纤或/和多模光纤与所述光纤信号放大器连接，光纤信号放大器通过单模光纤或/和多模光纤与所述模拟信号接收再现部件连接；模拟信号发送部件用于完成多路模拟信号数据采集和光纤数字化远程传输；光纤信号放大器用于对远距离传输时的信号中继放大，补偿光纤远距离传输的光能损耗；模拟信号接收再现部件用于对所述模拟信号发送部件发送的光纤数字信号进行接收、解码、数模转换和低通滤波，并再现所述模拟信号发送部件发送的多路模拟信号。3.根据权利要求1或2所述的一种模拟信号的光纤远程传输与波形再现装置，其特征在于：所述模拟信号发送部件包括A/D模数转换器、第一FPGA高速接口器件、第一FPGA配置芯片、第一SFP光纤收发模块、第一电源转换器、第一有源晶振、第一无源差分时钟和第一锁相环器件；所述第一电源转换器的输出端与所述第一有源晶振、A/D模数转换器、第一锁相环器件和第一F...

【专利技术属性】
技术研发人员：张荣，毛勇建，陈新发，王军评，王珏，吴松，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：发明
国别省市：