CN106849890A - 一种光纤安防信号采集调理放大电路 - Google Patents

一种光纤安防信号采集调理放大电路 Download PDF

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陈雪松
罗红星
芮雪
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Abstract

本发明提供了一种光纤安防信号采集调理放大电路，包括：光接收次模块、电源端口、二极管以及放大电路；光接收次模块的输出端与放大电路的第一节点连接；放大电路包括第一支路以及第二支路，第二支路对光接收次模块采集的光电信号进行滤波，输出光电信号的直流分量；第一节点与第一支路、第二支路分别连接；第一节点与二极管的第一端连接，二极管的第二端与电源端口连接。本发明采用ROSA作为光电转换器，后侧的电路采用更为简化的一次差分电压放大电路，在与原有电路实现同样功能的情况下，由于放大电路相较于现有的放大电路更为简化，因此，能够降低电路设计成本、减简化电路安装流程降低电路安装复杂度。

Description

一种光纤安防信号采集调理放大电路
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种光纤安防信号采集调理放大电路。
背景技术
近年来，分布式光纤传感由于体小质轻，响应快、精度高、动态范围框，具有抗电磁干扰、电绝缘和耐腐蚀性等优点，在许多领域得到了广泛的应用。目前光纤传感器已经可以探测到许多物理量，如温度、应力、位移、电流、加速度、电压等。分布式光纤振动传感器就是其中的一种，利用光波在光纤中传输时相位、偏振等对振动敏感的特性，连续实时地监测光纤附近的振动，具有很好的应用前景，是目前传感器领域研究的热点。
目前针对光纤安防振动传感产品光纤信号采集和调理，现有技术均采用二极管作为光电转换器，与二极管相连接的放大电路也是比较复杂的电流变换电路和二级放大电路来实现的。由于放大电路复杂，不仅电路设计成本高，而且电路安装复杂度高。
发明内容
本发明提供了一种光纤安防信号采集调理放大电路，以解决现有技术中的光纤安防信号采集调理放大电路，由于电路复杂造成的安装、设计成本比较高的问题。
为了解决上述问题，本发明公开了一种光纤安防信号采集调理放大电路，所述光纤安防信号采集调理放大电路包括：光接收次模块、电源端口、二极管以及放大电路；所述光接收次模块的输出端与所述放大电路的第一节点连接；所述放大电路包括第一支路以及第二支路，其中，所述第一支路对所述光接收次模块采集的光电信号进行处理，输出光电信号的交流分量；所述第二支路对所述光接收次模块采集的光电信号进行滤波，输出光电信号的直流分量；所述第一节点与所述第一支路、第二支路分别连接；所述第一节点与所述二极管的第一端连接，所述二极管的第二端与所述电源端口连接。
优选地，所述第一支路由第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、运算放大器、第三电阻、第四电阻以及第五电阻连接而成；所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端连接；所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的负极连接；所述运算放大器的正极与所述第五电阻的第一端连接；所述第五电阻的第二端与所述第三电容的第二端连接；所述第三电容的第一端与所述第四电阻的第二端连接，所述第四电阻的第一端与电源端口连接；所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第一端连接后与所述运算放大器的正极连接；所述运算放大器的第三端与所述第三电阻的第一端连接；所述第二电阻并联在所述第一电阻与所述第三电阻的通路上；所述第三电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与公共端口连接。
优选地，所述第二支路上连接有第六电阻以及第四电容；所述第六电阻的第二端与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端与公共端口连接。
优选地，所述第一电容以及第三电容为0.1uF；所述第二电容为10pF；所述第一电阻以及第三电阻为1KΩ；所述第三电阻、第四电阻以及第五电阻为10KΩ。
优选地，所述第六电阻为1KΩ；所述第四电容为10pF。
优选地，所述运算放大器的负极与所述电源端口连接；所述运算放大器的正极与所述公共端口连接。
优选地，所述光纤安防信号采集调理放大电路应用于分布式光纤传感设备中。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明实施例提供的光纤安防信号采集调理放大电路，包括：光接收次管、电源端口以及放大电路，光接收次模块的输出端与放大电路的第一节点连接，其中，放大电路包括第一支路以及第二支路，其中，第一支路将光接收次模块采集的光电信号进行处理，输出电信号的交流分量，第二支路将光接收次模块采集的光电信号进行滤波，输出电信号的直流分量，第一节点与放大电路的第二支路连接，第一节点二极管的第一端连接，二极管的第二端与电源端口连接。可见，通过本发明实施例提供的光纤安防信号采集调理放大电路采用ROSA(Receiver Optical Subassembly，光接收次模块)作为光电转换器，后侧的电路采用更为简化的一次差分电压放大电路，在与原有电路实现同样功能的情况下，由于放大电路相较于现有的放大电路更为简化，因此，能够降低电路设计成本、减简化电路安装流程降低电路安装复杂度。
附图说明
图1是本发明实施例一的一种光纤安防信号采集调理放大电路的电路图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
参照图1，示出了本发明实施例的一种光纤安防信号采集调理放大电路的结构框图。
本发明实施例提供的一种光纤安防信号采集调理放大电路，包括：光接收次模块101、电源端口102、二极管1024以及放大电路103；光接收次模块的输出端1011与放大电路的第一节点1021连接，其中，放大电路包括第一支路1022以及第二支路1023，其中，第一支路1022将光接收次模块101采集的光电信号进行处理，输出电信号的交流分量；第二支路1023将光接收次模块101采集的光电信号进行滤波，输出电信号的直流分量；第一节点1021与第一支路1022、第二支路1023分别连接；第一节点1021与二极管1024的第一端连接，二极管1024的第二端与电源端口102连接。
利用外界信息具有敏感能力和功能的特殊光纤作为传感元件，将“传”和“感”合为一体，传感光纤在外界物理因素(如运动、振动和压力)的作用下，改变光纤中的光纤相位，从而对外界参数进行检测，具体来说是当外界的振动作用于光缆时，引起光缆中纤芯发生形变，使纤芯折射率与长度发生变化，导致光缆中光的相位发生变化。当光在光缆中传输时，由于光子和纤芯晶格发生作用，不断地向后传输瑞利散射光。当外界存在振动时，背向瑞利散射光的相位变化转换为光强变化，再经光电转换和信号处理之后，进入计算机进行数据分析。系统根据分析的结果，判断入侵事件的发生，并确认入侵地点。同时通过建立光缆线路环境特征参数数据模型和告警监测阈值模型，降低监测告警的虚警率。
本发明实施例提供的光纤安防信号采集调理放大电路，包括：光接收次管、电源端口以及放大电路，光接收次模块的输出端与放大电路的第一节点连接，其中，放大电路包括第一支路以及第二支路，其中，第一支路将光接收次模块采集的光电信号进行处理，输出电信号的交流分量，第二支路将光接收次模块采集的光电信号进行滤波，输出电信号的直流分量，第一节点与放大电路的第二支路连接，第一节点二极管的第一端连接，二极管的第二端与电源端口连接。可见，通过本发明实施例提供的光纤安防信号采集调理放大电路采用ROSA(光接收次模块)管作为光电转换器，后侧的电路采用更为简化的一次差分电压放大电路，在于原有电路实现同样功能的情况下，由于放大电路相较于现有的放大电路更为简化，因此，能够降低电路设计成本、减简化电路安装流程降低电路安装复杂度。
实施例二
依然参照图1，示出了本发明实施例的一种光纤安防信号采集调理放大电路的电路图。
本发明实施例提供的一种光纤安防信号采集调理放大电路：包括：光接收次模块101、电源端口102、二极管1024以及放大电路103；光接收次模块的输出端1011与放大电路的第一节点1021连接，其中，放大电路包括第一支路1022以及第二支路1023，其中，第一支路1022对光接收次模块101采集的光电信号进行处理，输出电信号的交流分量；第二支路1023对光接收次模块101采集的光电信号进行滤波，输出电信号的直流分量；第一节点1021与第一支路1022第二支路1023分别连接；第一节点1021与二极管1024的第一端连接，二极管1024的第二端与电源端口102连接。
其中，第一支路1022由第一电容10221、第二电容10222、第三电容10223、第一电阻10224、第二电阻10225、运算放大器10226、第三电阻10227、第四电阻10228以及第五电阻10229连接而成；第一电容10221的第二端与第一电阻10224的第一端连接；第一电阻10224的第二端与运算放大器10226的负极连接；运算放大器10226的正极与第五电阻10229的第一端连接；第五电阻10229的第二端与第三电容10223的第二端连接；第三电容10223的第一端与第四电阻10228的第二端连接，第四电阻10228的第一端与电源端口1025连接；第四电阻10228的第二端与第五电阻10229的第一端连接后与运算放大器10226的正极连接；运算放大器10226的第三端与第三电阻10227的第一端连接；第二电阻10225并联在第一电阻10224与第三电阻10227的通路上；第三电阻10227的第二端与第二电容10222的第一端连接，第二电容10222的第二端与公共端口连接。运算放大器10226的负极与电源端口连接；运算放大器10226的正极与所述公共端口连接。
第二支路1023上连接有第六电阻10231以及第四电容10232；第六电阻10231的第二端与第四电容10232的第一端连接，第四电容10232的第二端与公共端口连接。
在具体显示过程中，第一电容以及第三电容为0.1uF；第二电容为10pF；第一电阻以及第三电阻为1KΩ；第三电阻、第四电阻以及第五电阻为10KΩ。第六电阻为1KΩ；第四电容为10pF。
对于其他类型的监控技术相比，分布式光纤振动传感器具有独特显著的特点。光纤传感以光纤为媒介，光波为信息载体，利用光纤的一维空间连续特性来感知和传输外界测量信号，且整个光纤长度上任一点都是敏感点，沿光纤链路不存在监测盲区。光纤既是传输媒介优势传输介质，使得传感系统的结构也大为简化。光纤本身电绝缘，抗电磁干扰，耐高温高压，耐化学腐蚀，布设灵活，因此适用于各种空间环境，并特别适用于易燃、易爆、强电池干扰等恶劣环境。此外，光纤振动传感技术，能与现代通信设备高度融合，易于构建大范围长距离的网络型传感，从而使其在多个领域中有着成功的应用。主要优势如下：监测范围广、监测距离长、灵敏度高，误报率地，工作稳定、性价比高，易操作、易管理、易维护。不受雷电干扰破坏，特别是在雷雨天气比较多的地方，更显示出它的优越性。不受EMI和RFI的干扰，光纤振动传感器对电磁干扰具有天生的免疫性。在整个传感光纤长度内，其探测灵敏度具有一致性。不受土壤中金属、盐水和矿物质影响，耐腐蚀，能在恶劣的环境下稳定工作，增强用户的使用体验。
本发明实施例提供的光纤安防信号采集调理放大电路，包括：光接收次管、电源端口以及放大电路，光接收次模块的输出端与放大电路的第一节点连接，其中，放大电路包括第一支路以及第二支路，其中，第一支路将光接收次模块采集的光电信号进行处理，输出电信号的交流分量，第二支路将光接收次模块采集的光电信号进行滤波，输出电信号的直流分量，第一节点与放大电路的第二支路连接，第一节点二极管的第一端连接，二极管的第二端与电源端口连接。可见，通过本发明实施例提供的光纤安防信号采集调理放大电路采用ROSA(光接收次模块)管作为光电转换器，后侧的电路采用更为简化的一次差分电压放大电路，在于原有电路实现同样功能的情况下，由于放大电路相较于现有的放大电路更为简化，因此，能够降低电路设计成本、减简化电路安装流程降低电路安装复杂度。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上对本发明所提供的一种光纤安防信号采集调理放大电路，进行了详细介绍，本文中应用了具体各例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种光纤安防信号采集调理放大电路，其特征在于，所述光纤安防信号采集调理放大电路包括：光接收次模块、电源端口、二极管以及放大电路；
所述光接收次模块的输出端与所述放大电路的第一节点连接；所述放大电路包括第一支路以及第二支路，其中，所述第一支路对所述光接收次模块采集的光电信号进行处理，输出光电信号的交流分量；
所述第二支路对所述光接收次模块采集的光电信号进行滤波，输出光电信号的直流分量；
所述第一节点与所述第一支路、第二支路分别连接；
所述第一节点与所述二极管的第一端连接，所述二极管的第二端与所述电源端口连接。
2.根据权利要求1所述的光纤安防信号采集调理放大电路，其特征在于，所述第一支路由第一电容、第二电容、第三电容、第一电阻、第二电阻、运算放大器、第三电阻、第四电阻以及第五电阻连接而成；
所述第一电容的第二端与所述第一电阻的第一端连接；
所述第一电阻的第二端与所述运算放大器的负极连接；
所述运算放大器的正极与所述第五电阻的第一端连接；
所述第五电阻的第二端与所述第三电容的第二端连接；
所述第三电容的第一端与所述第四电阻的第二端连接，所述第四电阻的第一端与电源端口连接；
所述第四电阻的第二端与所述第五电阻的第一端连接后与所述运算放大器的正极连接；
所述运算放大器的第三端与所述第三电阻的第一端连接；
所述第二电阻并联在所述第一电阻与所述第三电阻的通路上；
所述第三电阻的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端与公共端口连接。
3.根据权利要求1所述的光纤安防信号采集调理放大电路，其特征在于，所述第二支路上连接有第六电阻以及第四电容；
所述第六电阻的第二端与所述第四电容的第一端连接，所述第四电容的第二端与公共端口连接。
4.根据权利要求2所述的光纤安防信号采集调理放大电路，其特征在于：
所述第一电容以及第三电容为0.1uF；
所述第二电容为10pF；
所述第一电阻以及第三电阻为1KΩ；
所述第三电阻、第四电阻以及第五电阻为10KΩ。
5.根据权利要求3所述的光纤安防信号采集调理放大电路，其特征在于：
所述第六电阻为1KΩ；
所述第四电容为10pF。
6.根据权利要求2所述的光纤安防信号采集调理放大电路，其特征在于，所述运算放大器的负极与所述电源端口连接；
所述运算放大器的正极与所述公共端口连接。
7.根据权利要求1-6所述的光纤安防信号采集调理放大电路，其特征在于，应用于分布式光纤传感设备中。
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