CN109974889A - 一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动装置 - Google Patents

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Abstract

一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动电路，包括电源转换电路、触发信号整形电路、串口通信电路、窄脉冲发生电路、放大及驱动电路、信息采集电路、单片机主控电路、功率监控电路、温度自动控制电路以及工作电流监控电路。通过高速器件获得窄脉冲输出的驱动电路，并且能保证输出光源功率稳定，其使用效果好，通过窄脉冲输出，使得分布式激光测温系统的测量精度高。

Description

一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动装置
技术领域
本发明涉及一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动装置。
背景技术
分布式激光测温系统基本原理是通过检测光纤在光纤传输中传输产生的后向散射信号，解算沿光纤分布的空间温度。基本实现是在光纤中注入一定能量和周期的激光脉冲，激光脉冲在光纤中传输时，不断产生不同波长的后向散射光，后向散射光的强度受散射部位的温度影响，后向散射光经过波分复用、光电转换、信号处理后，可以实时显示监测区域的温度。
分布式激光测温系统的测量精度，主要取决于光脉冲的宽度，光脉冲的宽度越小，理论能达到的温度测量精度就越高。
因此，研制一种通过高速器件获得窄脉冲输出的驱动电路，并同时能保证输出光源功率稳定的电路是非常必要的，也有重要的应用前景。
发明内容
本发明针对上述问题提出了一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动装置。
具体的技术方案如下：
一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动电路，其特征在于，包括电源转换电路、触发信号整形电路、串口通信电路、窄脉冲发生电路、放大及驱动电路、信息采集电路、单片机主控电路、功率监控电路、温度自动控制电路以及工作电流监控电路；
所述电源转换电路用于对外部电源进线转换，所述电源转换电路与所述窄脉冲发生电路以及工作电流监控电路之间电连接；
所述触发信号整形电路用于接收外部触发信号，所述触发信号整形电路与所述单片机主控电路电连接，所述触发信号整形电路将接收到的外部触发信号进行电平转换后传输到单片机主控电路；
所述串口通信电路用于发送信号给外部系统，所述串口电路与所述单片机主控电路电连接；
所述窄脉冲发生电路用于将单片机主控电路产生的触发频率信号20KHz—500KHz，形成1ns—2ns的窄脉冲信号，所述窄脉冲发生电路分别与单片机主控电路以及放大及驱动电路电连接；
所述放大及驱动电路用于放大窄脉冲信号，并驱动激光器工作，所述放大及驱动电路分别与窄脉冲发生电路以及激光光源电连接；
所述信息采集电路用于将工作电流监控电路、温度自动控制电路以及功率监控电路收集的电压、电流、温度信息传输到单片机主控电路；所述信息采集电路分别与所述工作电流监控电路、功率监控电路、温度自动控制电路以及单片机主控电路电连接；
所述单片机主控电路用于将电平转换后的外部触发信号处理为可用频率范围内的触发信号；
所述功率监控电路用于监控激光器光源的功率信息，并且将实际输出功率反馈给单片机主控电路，通过调节放大及驱动电路来保证输出功率的变化量；所述功率监控电路分别与所述激光器光源、信息采集电路、单片机主控电路电连接；
所述温度自动控制电路用于监控激光器光源的温度信息，所述温度自动控制电路与所述激光器光源电连接；
所述工作电流监控电路用于监控激光器光源的电流信息，所述工作电流监控电路与所述激光器光源电连接。
进一步的，所述窄脉冲发生电路根据单片机主控电路产生的触发频率信号20KHz—500KHz，形成1ns—2ns的窄脉冲信号。
进一步的，所述串口通信电路包含RS232接口。
本发明的工作原理为：
1、触发信号整形电路接收外部触发信号并进行电平转换后传输到单片机主控电路；
2、单片机主控电路将外部触发信号处理为可用频率范围内的触发信号后，传输给窄脉冲发生电路；经过放大及驱动电路来驱动激光器工作；
3、信息采集电路通过工作电流监控电路、功率监控电路以及温度自动控制电路来收集通电压、电流、温度信息传输到单片机主控电路，由串口通信电路将所收集到的信号发送到外部系统；
4、整个过程中由温度自动控制电路来保证激光器工作在恒温的状态。
与现有技术相比，本发明的的有益效果为：
本发明研发出通过高速器件获得窄脉冲输出的驱动电路，并且能保证输出光源功率稳定，其使用效果好，通过窄脉冲输出，使得分布式激光测温系统的测量精度高。
附图说明
图1为本发明电路连接状态示意图。
附图标记说明
源转换电路1、触发信号整形电路2、串口通信电路3、窄脉冲发生电路4、放大及驱动电路5、信息采集电路6、单片机主控电路7、功率监控电路8、温度自动控制电路9、工作电流监控电路10、激光器光源11。
具体实施方式
为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明保护范围。
本发明专利中所采用的电源转换电路购自于凌力尔特公司(Linear TechnologyCorporation)，产品名称为：开关稳压器，产品型号为LT8640SEV#PB。电源转换电路输入的电源电压范围为5伏-36伏，输出电压的峰值脉宽占空比可以调整。
所采用的窄脉冲发生电路购自于美信半导体Maxim Integrated Products公司，产品名称为：延迟线芯片，产品型号为：DS1023S-25+。窄脉冲发生电路可以根据单片机主控电路产生的触发频率信号20KHz—500KHz，形成1ns—2ns的窄脉冲信号，用来经过放大及驱动电路来驱动激光器工作。
所采用的放大及驱动电路购自于博通公司Broadcom Limited，产品型号为：射频功放ATF-52189-BLK。
所采用的功率监控电路能将实际输出功率反馈给单片机主控电路，电路爱德诺半导体公司，产品名称为：运算放大器芯片，产品型号为：AD8617。通过调节放大及驱动电路来保证输出功率的变化量小于5％。
所采用的触发信号整形电路购自于安森美半导体(ON Semiconductor)，产品型号为：触发器MC10EP31DTG。触发信号整形电路可以保证外部信号不对电路工作造成电磁兼容问题。
所采用的单片机主控电路购自于赛普拉斯半导体(Cypress Semiconductor)，产品型号为：ARM微控制器CY8C5868AXI-LP035。
所采用的工作电流监控电路凌力尔特公司(Linear Technology Corporation)，产品型号为：电流传感器LT6118HMS8#PBF。
所采用的温度自动控制电路购自于Analog Devices Inc，产品型号为：制冷器芯片ADN8834ACPZ-R2。
所采用的串口通信电路购自于德州仪器(Texas Instruments)，产品型号为：RS-232接口集成电路MAX3232IDRG4；
所采用的信息采集电路购自于德州仪器(Texas Instruments)，产品型号为：温度传感器LMT84LP。
如图所示保的，一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动电路，其特征在于，包括电源转换电路、触发信号整形电路、串口通信电路、窄脉冲发生电路、放大及驱动电路、信息采集电路、单片机主控电路、功率监控电路、温度自动控制电路以及工作电流监控电路；
所述电源转换电路用于对外部电源进线转换，所述电源转换电路与所述窄脉冲发生电路以及工作电流监控电路之间电连接；
所述触发信号整形电路用于接收外部触发信号，所述触发信号整形电路与所述单片机主控电路电连接，所述触发信号整形电路将接收到的外部触发信号进行电平转换后传输到单片机主控电路；
所述串口通信电路用于发送信号给外部系统，所述串口电路与所述单片机主控电路电连接；
所述窄脉冲发生电路用于将单片机主控电路产生的触发频率信号20KHz—500KHz，形成1ns—2ns的窄脉冲信号，所述窄脉冲发生电路分别与单片机主控电路以及放大及驱动电路电连接；
所述放大及驱动电路用于放大窄脉冲信号，并驱动激光器工作，所述放大及驱动电路分别与窄脉冲发生电路以及激光光源电连接；
所述信息采集电路用于将工作电流监控电路、温度自动控制电路以及功率监控电路收集的电压、电流、温度信息传输到单片机主控电路；所述信息采集电路分别与所述工作电流监控电路、功率监控电路、温度自动控制电路以及单片机主控电路电连接；
所述单片机主控电路用于将电平转换后的外部触发信号处理为可用频率范围内的触发信号；
所述功率监控电路用于监控激光器光源的功率信息，并且将实际输出功率反馈给单片机主控电路，通过调节放大及驱动电路来保证输出功率的变化量；所述功率监控电路分别与所述激光器光源、信息采集电路、单片机主控电路电连接；
所述温度自动控制电路用于监控激光器光源的温度信息，所述温度自动控制电路与所述激光器光源电连接；
所述工作电流监控电路用于监控激光器光源的电流信息，所述工作电流监控电路与所述激光器光源电连接。
进一步的，所述窄脉冲发生电路根据单片机主控电路产生的触发频率信号20KHz—500KHz，形成1ns—2ns的窄脉冲信号。
进一步的，所述串口通信电路(3)包含RS232接口。
本发明的工作原理为：
1、触发信号整形电路接收外部触发信号并进行电平转换后传输到单片机主控电路；
2、单片机主控电路将外部触发信号处理为可用频率范围内的触发信号后，传输给窄脉冲发生电路；经过放大及驱动电路来驱动激光器工作；
3、信息采集电路通过工作电流监控电路、功率监控电路以及温度自动控制电路来收集通电压、电流、温度信息传输到单片机主控电路，由串口通信电路将所收集到的信号发送到外部系统；
4、整个过程中由温度自动控制电路来保证激光器工作在恒温的状态。
与现有技术相比，本发明的的有益效果为：
本发明研发出通过高速器件获得窄脉冲输出的驱动电路，并且能保证输出光源功率稳定，其使用效果好，通过窄脉冲输出，使得分布式激光测温系统的测量精度高。

Claims (3)

1.一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动电路，其特征在于，包括电源转换电路、触发信号整形电路、串口通信电路、窄脉冲发生电路、放大及驱动电路、信息采集电路、单片机主控电路、功率监控电路、温度自动控制电路以及工作电流监控电路；
所述电源转换电路用于对外部电源进线转换，所述电源转换电路与所述窄脉冲发生电路以及工作电流监控电路之间电连接；
所述触发信号整形电路用于接收外部触发信号，所述触发信号整形电路与所述单片机主控电路电连接，所述触发信号整形电路将接收到的外部触发信号进行电平转换后传输到单片机主控电路；
所述串口通信电路用于发送信号给外部系统，所述串口电路与所述单片机主控电路电连接；
所述窄脉冲发生电路用于将单片机主控电路产生的触发频率信号20KHz—500KHz，形成1ns—2ns的窄脉冲信号，所述窄脉冲发生电路分别与单片机主控电路以及放大及驱动电路电连接；
所述放大及驱动电路用于放大窄脉冲信号，并驱动激光器工作，所述放大及驱动电路分别与窄脉冲发生电路以及激光光源电连接；
所述信息采集电路用于将工作电流监控电路、温度自动控制电路以及功率监控电路收集的电压、电流、温度信息传输到单片机主控电路；所述信息采集电路分别与所述工作电流监控电路、功率监控电路、温度自动控制电路以及单片机主控电路电连接；
所述单片机主控电路用于将电平转换后的外部触发信号处理为可用频率范围内的触发信号；
所述功率监控电路用于监控激光器光源的功率信息，并且将实际输出功率反馈给单片机主控电路，通过调节放大及驱动电路来保证输出功率的变化量；所述功率监控电路分别与所述激光器光源、信息采集电路、单片机主控电路电连接；
所述温度自动控制电路用于监控激光器光源的温度信息，所述温度自动控制电路与所述激光器光源电连接；
所述工作电流监控电路用于监控激光器光源的电流信息，所述工作电流监控电路与所述激光器光源电连接。
2.如权利要求1所述的一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动装置，其特征在于，所述窄脉冲发生电路根据单片机主控电路产生的触发频率信号20KHz—500KHz，形成1ns—2ns的窄脉冲信号。
3.如权利要求1所述的一种应用于分布式激光测温系统中光源的驱动装置，其特征在于，所述串口通信电路包含RS232接口。
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