可扩展电光传感系统技术方案

本发明专利技术涉及一种可扩展电光传感系统，包括可调谐激光器及其驱动控制电路、可扩展光纤电光传感网络、光电接收系统及其驱动控制电路、同步系统和传感信号分析处理系统；可调谐激光器的输出连接到可扩展光纤电光传感网络，可扩展光纤电光传感网络的输出连接到光电接收系统，同步系统连接到可调谐激光器的驱动控制电路和光电接收系统的驱动控制电路，同步系统的输出连接到传感信号分析处理系统。本发明专利技术以宽带可调谐激光器作为光源并结合光波分复用器、电子传感器和可变光衰减器构成，使得系统易于扩展，扩大了传感器的应用范围，具有应用广泛、成本低、易于安装及生产等特点，特别适合于远距离，大范围和对多个环境参量监测的应用需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光电领域，尤其是一种可扩展电光传感系统。
技术介绍
电子传感器系统能够将各种将物理量或化学量变化转变为电压或电流量，其技术比较成熟，也有着广泛的应用。但是，在需要进行远距离传感信号传输和控制的传感测量或安全报警等系统中，电子传感器的传输系统往往容易受到电磁等外界环境的干扰，同时，传统电子传感器系统也难以构成传感网络。随着光纤光学和光纤通讯的发展，光纤传感系统得到了快速发展，在光纤通讯技术中，特别是高密度光波分复用技术开始应用于光纤传感系统。光纤传感系统具有抗电磁干扰和潮湿、耐腐蚀、重量轻等特点，而且，易于形成传感网络和进行远距离传感信号的传输。光纤传感系统存在的缺点是光纤传感器和信号处理系统比较贵，对有些物理或化学量的测试精度较低或很难制作相应光纤传感器去测试，因此， 现有的光纤传感器及系统的传感应用领域远远没有传统的电子传感系统广泛。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光电传感技术相结合且易于形成传感网络和远距离传输的可扩展电光传感系统。本专利技术解决现有的技术问题是采取以下技术方案实现的一种可扩展电光传感系统，包括一个可调谐激光器及其驱动控制电路、一个可扩展光纤电光传感网络、一个光电接收系统及其驱动控制电路、一个同步系统和一个传感信号分析处理系统；所述的可调谐激光器的输出连接到可扩展光纤电光传感网络，所述的可扩展光纤电光传感网络的输出连接到光电接收系统，所述的同步系统连接到可调谐激光器的驱动控制电路和光电接收系统的驱动控制电路，所述的同步系统的输出连接到传感信号分析处理系统。而且，所述的可扩展光纤电光传感网络包括一个或多个可扩展单频道光纤电光传感系统。而且，所述的可扩展单频道光纤电光传感系统包括一个光波分复用分离器、一个电光传感系统和一个光波分复用合成器，所述的光波分复用分离器的输入端口连接到可调谐激光器上，光波分复用分离器的输出端口连接到电光传感系统的输入端口，光波分复用分离器的反射端口连接到下一个频道的电光传感系统的输入端口 ；电光传感系统的输出端口连接到所述的光波分复用合成器的第一输入端口，光波分复用合成器的第二输入端口连接到下一个频道的电光传感系统的第二输入端口。而且，所述的光波分复用分离器、电光传感系统、光波分复用合成器之间通过单模光纤的电弧融化焊接或光纤连接器连接。而且，所述的电光传感系统由电子传感系统和可调光衰减器连接构成，所述的电子传感系统包括一个电子传感器及其驱动电路和输出信号处理电路，所述的可调光衰减器包括一个光衰减器和一个可调光衰减器的驱动电路，电子传感器接收信号后经输出信号处理电路后，以模拟或数字信号形式输出并连接到可调光衰减器的驱动电路上并经可调光衰减器的输出端口以模拟或数字信号形式输出。而且，所述的可调谐激光器为DFB激光器，其采用单模光纤耦合输出耦合到可扩展光纤电光传感网络。而且，所述的可调谐激光器的输出光频率间隔为200GHz或IOOGHz或50GHz的窄带光，在光纤通讯的。C或L带实现可调谐输出。而且，所述的光波分复用分离器是200GHz、IOOGHz或50GHz高密度光波分复用分离器；所述的光波分合成器是200GHz、IOOGHz或50GHz高密度光波分复用合成器。而且，所述的可调光衰减器的光谱响应在1500 1700纳米范围内，光功率衰减在 O 60dB范围内；所述的光电接收系统的响应光频率范围在1500 1700纳米内。而且，所述的电子传感器是任何一种能将外界物理量或化学量通过所述的电子传感器的驱动电路和输出信号处理电路转变为电压或电流的传感器。本专利技术的优点和积极效果是本专利技术设计合理，其采用宽带可调谐激光器作为光源，结合光纤通讯中常用的 200GHz或IOOGHz或50GHz高密度光纤光波分复用器(DWDM)作为传感网络的核心器件，并利用传统的电子传感器和可变光衰减器的结合而形成，该系统易于扩展，扩大了传感器的应用范围，具有应用广泛、成本低、易于安装及生产等特点，特别适合于远距离，大范围和对多个环境参量监测的应用需要。附图说明图I是一个三端口光波分复用分离器的示意图2是一个三端口光波分复用合成器的示意图3是一个三端口光波分复用分离器和合成器光波长透过率示意图图4是两个相邻频道入射光波的不意图5是一个电子传感器的示意图6是一个带光纤尾纤的有两个端口的可调光衰减器的示意图7是一种电光传感系统的连接示意图8是图7的简化不意图9是一个可扩展的单频道光纤电光传感系统的连接示意图10是一个可扩展的四频道光纤电光传感网络的连接示意图11是图10的简化示意图12是可扩展光纤电光传感系统的连接示意图。具体实施例方式以下结合附图对本专利技术实施例做进一步详述。图I给出了一种带单模光纤尾纤的具有三个端口的光波分复用分离器7的示意图，该光波分复用分离器7设有入射端口 2、反射端口 4和透射端口 6，该光波分复用分离器 7的三个端口的光纤尾纤均为单模光纤。图2给出了一种带单模光纤尾纤的具有三个端口的光波分复用合成器15的示意图，该光波分复用合成器15包括第一个入射端口 10、第二个入射端口 14和透射端口 12，该光波分复用合成器15的上述三个端口的光纤尾纤均为单模光纤。图3给出了光波分复用分离器7和光波分复用合成器15的透射光频谱。在该图中，中心透射波长为λ i，为了便于采购和降低成本，通常光波分复用分离器7和光波分复用合成器15采用光纤通讯中常用的符合国际标准的器件，其中心透射波长λ i符合国际通讯标准(ITU Grid)。透射光频谱16的带宽选择取决于各类不同的应用，如在光纤通讯中常用的有200GHz，IOOGHz和50GHz的密集光波分复用分离器和合成器(DWDM)，两个频道的光频率间隔Af分别为200GHz，IOOGHz和50GHz，或光波长间隔Λ λ (图4)分别约为为I.6纳米，O. 8纳米，O. 4纳米。上述三种规格的器件的透射带宽分别为大约0. 4纳米，O. 2 纳米和O. I纳米。对于透射带宽的要求也取决于所采用的激光器输出光的波长稳定性和光频道的交叉影响。激光器波长稳定性好的，对透射带宽的要求就较低。对光波分复用分离器7和光波分复用合成器15的透射光频谱和中心透射波长的选择也可以根据不同的应用要求，用其他特殊的参数。对入射光波的要求是采用光纤通讯中常用的DFB激光器(分布式反馈激光器)的输出作为入射光光源。下面以米用间距为IOOGHz的入射光波和相应的IOOGHz光波分复用分离器7和光波分复用合成器15为例进行说明当入射光为两个波长为λ i和λ j的窄带光经耦合进入光波分复用分离器7的输入端口 2后，Ai经透射端口 6输出，Aj经反射端口 4输出。当入射光为两个波长为λ i和Xj的光分别稱合到光波分复用合成器15的第一个输入端口 10和第二个输入端口 14后,输出端口 12中包括了两个波长为λ i和Xj的光。一般光波分复用分离器7和光波分复用合成器15不会改变输入光的频谱，但光功率会有一定的损耗，一般应低于O. 5dB。利用光波分复用合成器15和光波分复用分离器7可以方便地将多频道光信号耦合到单根光纤中，或将单根光纤中的多频道光信号分离到多根光纤中。采用这两种器件可以方便地构成光纤传感网络及实现远距离的传感需求，而且，上述两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高培良，
申请(专利权)人：天津奇谱光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：