CN106338798A - 光纤耦合器及光纤插头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压设备控制装置用的光纤耦合器，包括光纤插头、外接端子；外接端子由外接端子座体和位于外接端子座体内的N个光纤插头通道构成，N≥1；所述光纤插头通道用于固定从光纤插头通道内穿过的光纤插头；板卡端子由板卡端子座体、N个位于板卡端子座体内的发光管套筒构成；所述发光管套筒内设有用于封装发光管的发光管封装孔；当光纤插头穿过光纤插头通道并且光纤插头的前部完全插入发光管套筒内时，所述光纤插头与发光管之间的有间隙；所述光纤插头通道与发光管套筒一一对应；相对应的一个光纤插头通道与一个发光管套筒的轴心对齐。本发明还公开了一种光纤插头。本发明具有布置密度高、抗干扰性强和可维护性高等优点。

Description

光纤耦合器及光纤插头

技术领域

本发明涉及一种应用于高压设备控制装置的光纤耦合器及光纤插头。

背景技术

近年来，高压直流输电技术得到了大量的工程应用。高压直流输电系统中换流阀采用大量的半导体器件或模块串联构成，这些半导体器件的触发控制电路和控制装置之间通过光纤进行通讯。

由于换流阀和控制装置距离远、光纤数量多，从而要求光传输系统能够传输距离长和布置密度高。目前高压直流输电系统中采用的多芯光纤，其光功率衰减大、传输距离短。为了满足高压直流输电系统对光传输系统更高的需求，采用光功率衰减小、传输距离远的单芯光纤。但是，目前单芯光纤的光纤耦合器体积大，导致控制装置中光纤耦合器布置密度低。

同时光纤两端承受较高的电位差，如果与控制装置连接的光纤插头没有可靠接地，将感应出较高静电电荷对控制装置或运行人员放电，极大的影响控制装置的可靠运行和操作人员人身安全。

此外，常规光纤耦合器多为一个光纤插头对应一个光纤插座。光纤插头的外壳一般包括前部和用于固定光纤插头的固定部，前部直径小于固定部，在固定部外周面沿周向设有用于固定光纤插头的环状凸起。而控制装置板卡上往往连接着十几甚至几十根光纤，当板卡损坏或硬件升级需要更换时，需要插拔很多的光纤，容易插错。因此，光纤耦合器的可维护性也显得十分重要。

发明内容

本发明的目的是解决目前光纤耦合器应用于高压设备控制装置中的传输距离短、布置密度低、静电放电和可维护性差的技术问题，以促进光纤耦合器在高压场合的应用。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是：光纤耦合器，包括外接端子和板卡端子；其特征在于：外接端子由外接端子座体和位于外接端子座体内的N个光纤插头通道构成，N≥1；所述光纤插头通道用于固定从光纤插头通道内穿过的光纤插头。

板卡端子由板卡端子座体、N个位于板卡端子座体内的发光管套筒构成；所述发光管套筒内设有用于封装发光管的发光管封装孔；当光纤插头穿过光纤插头通道并且光纤插头的前部完全插入发光管套筒内时，所述光纤插头与发光管之间有间隙。

所述光纤插头通道与发光管套筒一一对应；相对应的一个光纤插头通道与一个发光管套筒的轴心对齐。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述板卡端子座体为绝缘材料，发光管套筒为经过绝缘处理的金属材料，外接端子座体为导电材料。经过绝缘处理的金属材料是指对金属材料表面进行绝缘处理，使金属材料绝缘。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述板卡端子还包括设置在板卡端子座体右侧端面的发光管挡板；发光管挡板为绝缘材料。

作为本发明进一步改进的技术方案，光纤插头的前部完全插入发光管套筒内时，所述发光管的端面和所述光纤插头顶端之间的间隙为L，0.1mm≤L≤0.4mm。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述光纤插头通道包含相连通的光纤插头封装孔和光纤插头固定孔；光纤插头封装孔和光纤插头固定孔的轴心对齐；所述光纤插头固定孔的内径大于光纤插头封装孔的内径。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述发光管套筒由相连通的插芯孔和发光管封装孔构成；发光管套筒、插芯孔和发光管封装孔的轴心对齐；插芯孔的内径小于发光管封装孔的内径，插芯孔的内径小于光纤插头固定部的直径，并且插芯孔与光纤插头的前部相适配。

作为本发明进一步改进的技术方案，发光管套筒、插芯孔和发光管封装孔之间的同心度误差小于0.02mm。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述外接端子座体通过固定螺丝接地或者通过接地线接地。

为实现上述技术目的，本发明的另一种技术方案为：一种应用于上述光纤耦合器的光纤插头，所述光纤插头的外壳为导电材料。

本发明的光纤耦合器的主要作用包括以下几个方面：

板卡端子各组成部分均采用绝缘或绝缘处理材料，以保证光纤插头的静电电荷不会通过板卡二次电路放电，保证控制装置的安全运行。板卡端子中的发光管套筒采用绝缘处理的金属材料，加工精度高，有利于保证插芯孔和发光管封装孔的高同心度，从而提高光纤插头和发光管的光功率耦合效率。

外接端子包括N个光纤插头通道，布置密度高。同时为连接光纤插头与板卡端子提供一对一的对应通道，起到了关键的衔接作用，通过光纤插头封装孔和板卡端子的插芯孔和发光管封装孔同心设计，保证了连接通道的精度，以保证光纤插头准确插入对应插芯孔；光纤插头固定孔起到了固定光纤插头的作用，N个光纤插头固定孔可以将N个光纤插头固定在一个外接端子上，通过本发明设计，可以实现插入光纤插头的一起插入和拔出，有利于检修和维护；由于在实际工程应用中，光纤插头的数量很多，通过本发明设计避免了人为插拔光纤头时，造成插拔位置错误，并避免了插拔时对光纤插头和板卡端子的损坏。

光纤插头外壳和外接端子座体均采用导电材料，并通过外接端子座体首尾固定螺丝与控制装置外壳连接并接地或专用的接地线接地，实际上是通过光纤插头外壳的导电材料结合外接端子座体的导电材料，再结合接地线构成了静电电荷放电的通道，可有效的将光纤插头可能携带的高静电导入大地，以防止静电电荷对控制装置或运行人员放电，极大的提高了控制装置的可靠运行和保证了操作人员人身安全。

总之本发明的发光管套筒使得光纤插头和发光管同心度高，因此光功率耦合效率高。此外，光纤插头为导电材料、外接端子座体为导电材料、板卡端子座体为非导电材料，通过将外接端子接地,可以释放光纤插头中的静电电荷。本发明使光纤传输距离长、光纤插头布置密度低、无静电放电、抗干扰性强和维护方便，对光纤耦合器在高压场合的应用具有促进作用。

附图说明

图1为本发明光纤耦合器的结构形式示意图。

图2为本发明光纤耦合器的左视示意图。

图3为本发明光纤耦合器的主视示意图。

图4为图3的A-A向的剖视示意图。

图5为图4中外接端子的放大结构示意图；

图6位图4中板卡端子的放大结构示意图。

附图标记列示如下：

1-光纤插头，2-外接端子，21-外接端子座体，22-光纤插头通道,22a-光纤插头封装孔，22b-光纤插头固定孔,3-板卡端子，31-板卡端子座体，32-发光管套筒，32a-插芯孔,32b-发光管封装孔,33-发光管，34-发光管挡板，L-发光管端面和光纤插头顶端之间的间隙

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

本光纤耦合器，包括外接端子2和板卡端子3；外接端子2由外接端子座体21和位于外接端子座体21内的N个光纤插头通道22构成，N≥1；所述光纤插头通道22用于固定从光纤插头通道22内穿过的光纤插头1；板卡端子3由板卡端子座体31、N个位于板卡端子座体31内的发光管套筒32构成；所述发光管套筒32内设有用于封装发光管33的发光管封装孔32b；当光纤插头1穿过光纤插头通道22并且光纤插头1的前部完全插入发光管套筒32内时，所述光纤插头1与发光管33之间有间隙；所述光纤插头通道22与发光管套筒32一一对应；相对应的一个光纤插头通道22与一个发光管套筒32的轴心对齐。

作为优选方案，所述板卡端子座体31为绝缘材料，发光管套筒32为经过绝缘处理的金属绝缘材料，外接端子座体21为导电材料。所述板卡端子3还包括设置在板卡端子座体31右侧端面的发光管挡板34；发光管挡板34为绝缘材料。光纤插头1的前部完全插入发光管套筒32内时，所述发光管33的端面和所述光纤插头1顶端之间的间隙为L，0.1mm≤L≤0.4mm。光纤插头通道22包含相连通的光纤插头封装孔22a和光纤插头固定孔22b；光纤插头封装孔22a和光纤插头固定孔22b的轴心对齐；所述光纤插头固定孔22b的内径大于光纤插头封装孔22a的内径。所述发光管套筒32由相连通的插芯孔32a和发光管封装孔32b构成；发光管套筒32、插芯孔32a和发光管封装孔32b的轴心对齐；插芯孔32a的内径小于发光管封装孔32b的内径，插芯孔32a的内径小于光纤插头1固定部的直径，并且插芯孔32a与光纤插头1的前部相适配。发光管套筒32、插芯孔32a和发光管封装孔32b之间的同心度误差小于0.02mm。所述外接端子座体21通过固定螺丝接地或者通过接地线接地。

从图1可以看出，本光纤耦合器，包括光纤插头1、外接端子2和板卡端子3。其中，外接端子2由外接端子座体21和N个光纤插头通道22构成，板卡端子3由板卡端子座体31、N个发光管套筒32、N个发光管33和发光管挡板34构成，N≥1。光纤插头1外壳为导电材料。外接端子座体21为导电材料。光纤插头通道22包含两部分，分别为光纤插头封装孔22a和光纤插头固定孔22b，两孔的轴心对齐。板卡端子座体31和发光管挡板34为绝缘材料。发光管套筒32为经过绝缘处理的金属材料，内部含有插芯孔32a和发光管封装孔32b，发光管套筒32外径、插芯孔32a和发光管封装孔32b的轴心对齐，同心度误差小于0.02mm。光纤插头1插入后，发光管33端面和光纤插头1顶端之间的间隙为L，0.1mm≤L≤0.4mm。外接端子座体21接地，可通过其首尾固定螺丝与控制装置外壳连接并接地，也可通过专用的接地线接地。板卡端子3固定在控制装置板卡上，所述外接端子2可以和插入其中的光纤插头1一起插入和拔出。

下面以一个16个光纤通道的光纤耦合器为例进一步说明本发明的具体实施方式：

图2、图3、图4所示分别为一个16个光纤通道的光纤耦合器的正视图、侧视图和切视图，该光纤耦合器包括光纤插头1、外接端子2和板卡端子3三部分，其中外接端子2由外接端子座体21和16个光纤插头通道22构成，板卡端子3由板卡端子座体31、16个发光管套筒32、16个发光管33和发光管挡板34构成。16根光纤插头1均为单芯光纤，外壳为导电材料，采用两排交错并联方式，如图2和图3所示，有利于进一步提高光纤通道布置密度。

图5给出了外接端子2的切视图，其外接端子座体21为导电材料。光纤插头通道22包含两部分，分别为光纤插头封装孔22a和光纤插头固定孔22b，两孔的轴心对齐。

板卡端子座体31和发光管33挡板为绝缘材料。发光管套筒32为经过绝缘处理的金属材料，内部含有插芯孔32a和发光管封装孔32b，如图6所示，发光管套筒32外径、插芯孔32a和发光管封装孔32b三者的轴心对齐，同心度误差约0.01mm。

光纤插头1插入后，如图4所示，发光管33端面和光纤插头1顶端之间的间隙L在0.2mm～0.3mm范围内。

外接端子座体21接地，可通过外接端子座体首尾固定螺丝与控制装置外壳连接并接地，也可通过专用的接地线接地。

板卡端子固定在控制装置板卡上，所述外接端子2可以和插入其中的光纤插头1一起插入和拔出。

本光纤耦合器的尺寸(长*宽)为：110mm*15mm。

应当指出，以上所述具体实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。因此，尽管本说明书参照附图和实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明专利的保护范围当中。

实施例2

本光纤插头，应用于实施例1中的光纤耦合器，所述光纤插头的外壳为导电材料。相同之处不再详述。

Claims (9)

1.光纤耦合器，包括外接端子(2)和板卡端子(3)；其特征在于：

外接端子(2)由外接端子座体(21)和位于外接端子座体(21)内的N个光纤插头通道(22)构成，N≥1；所述光纤插头通道(22)用于固定从光纤插头通道(22)内穿过的光纤插头(1)；

板卡端子(3)由板卡端子座体(31)、N个位于板卡端子座体(31)内的发光管套筒(32)构成；所述发光管套筒(32)内设有用于封装发光管(33)的发光管封装孔(32b)；当光纤插头(1)穿过光纤插头通道(22)并且光纤插头(1)的前部完全插入发光管套筒(32)内时，所述光纤插头(1)与发光管(33)之间有间隙；

所述光纤插头通道(22)与发光管套筒(32)一一对应；相对应的一个光纤插头通道(22)与一个发光管套筒(32)的轴心对齐。

2.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于：所述板卡端子座体(31)为绝缘材料，发光管套筒(32)为经过绝缘处理的金属材料，外接端子座体(21)为导电材料。

3.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于：所述板卡端子(3)还包括设置在板卡端子座体(31)右侧端面的发光管挡板(34)；发光管挡板(34)为绝缘材料。

4.如权利要求1或2或3所述的光纤耦合器，其特征在于：光纤插头(1)的前部完全插入发光管套筒(32)内时，所述发光管(33)的端面和所述光纤插头(1)顶端之间的间隙为L，0.1mm≤L≤0.4mm。

5.如权利要求1或2或3所述的光纤耦合器，其特征在于：所述光纤插头通道(22)包含相连通的光纤插头封装孔(22a)和光纤插头固定孔(22b)；光纤插头封装孔(22a)和光纤插头固定孔(22b)的轴心对齐；所述光纤插头固定孔(22b)的内径大于光纤插头封装孔(22a)。

6.如权利要求1或2或3所述的光纤耦合器，其特征在于：所述发光管套筒(32)由相连通的插芯孔(32a)和发光管封装孔(32b)构成；发光管套筒(32)、插芯孔(32a)和发光管封装孔(32b)的轴心对齐；插芯孔(32a)的内径小于发光管封装孔(32b)的内径，插芯孔(32a)的内径小于光纤插头(1)固定部的直径，并且插芯孔(32a)与光纤插头(1)的前部相适配。

7.如权利要求6所述的光纤耦合器，其特征在于：发光管套筒(32)、插芯孔(32a)和发光管封装孔(32b)之间的同心度误差小于0.02mm。

8.如权利要求1或2或3所述的光纤耦合器，其特征在于：所述外接端子座体(21)通过固定螺丝接地或者通过接地线接地。

9.一种用于如权利要求1-6任一项所述的光纤耦合器的光纤插头，其特征在于：所述光纤插头的外壳为导电材料。