CN110854660A - 一种光纤放大器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光纤放大器，涉及光纤型传感器的技术领域，其技术方案要点包括有外壳体、插入并固定在外壳体内的卡槽板、以及固定在卡槽板上的电路板，所述卡槽板上设有用于发出光信号的发射管以及用于接收光信号接收的接收管，所述电路板上设有用于控制发射管发出恒定光照强度的恒光功率控制电路；所述恒光功率控制电路包括有用于检测发射管光照强度并输出检测信号的检测模块、耦接于检测模块并接收检测信号以控制发射管发出恒定光功率的执行模块，本发明具有发射光功率恒定、光纤传感器传感数据稳定的效果。
Description
技术领域
本发明涉及光纤型传感器的技术领域，更具体地说，它涉及一种光纤放大器。
背景技术
光纤传感器是以光纤线将光信号引出传感器主体，在远离传感器主体的地方对被检测物进行检测的传感器。根据适配的光纤线传感头选型，可适用于狭小、密集或高温、高湿、腐蚀性、强干扰等多种恶劣环境。具有精密检测、智能调控的特点。
现有技术中，申请公布号CN103620716A的专利文件，公开了一种传感器装置，具备主体部和安装在主体部前表面的一对光纤，一个光纤用于投光用，另一个光纤用于受光用，两个光纤分别各自插入至主体部的前表面的两个插入口中。
这种传感器装置和常见的一样，均是通过发射管发射光线，然后通过接收管进行信号接收，最后通过内部的控制电路实现信号放大。但是由于电压不够稳定以及产品生产误差等情况，发射管在使用过程中光功率的输出不稳定，导致光纤传感器的传感数据不稳定。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种光纤放大器，具有发射光功率恒定、光纤传感器传感数据稳定的效果。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：一种光纤放大器，包括有外壳体、插入并固定在外壳体内的卡槽板、以及固定在卡槽板上的电路板，所述卡槽板上设有用于发出光信号的发射管以及用于接收光信号接收的接收管，所述电路板上设有用于控制发射管发出恒定光照强度的恒光功率控制电路；所述恒光功率控制电路包括有用于检测发射管光照强度并输出检测信号的检测模块、耦接于检测模块并接收检测信号以控制发射管发出恒定光功率的执行模块。
通过采用上述技术方案，当光纤放大器因为使用时间原因而导致电压降低时，发射管发出的光照强度会减弱，此时再通过检测模块来检测发射管发出光的光照强度，然后再输出检测信号，执行模块进行调整并控制发射管发出光的光照强度增加，实现发射管以恒定光功率工作，实现光纤传感器的传感数据稳定。
本发明在一较佳实例中可以进一步配置为：所述检测模块包括有用于响应于发射管的光照强度而改变电阻值的反馈管，反馈管采用光敏二极管D1，光敏二极管D1的负极与电源VCC之间串联有第一电阻R1，光敏二极管D1的正极与接地端之间串联有第二电阻R2，光敏二极管D1的正极与第二电阻R2之间的连接点输出检测信号。
通过采用上述技术方案，当发射管发出光的光照强度减弱时，反馈管的电阻上升，检测信号为电压信号，检测信号输出的电压值降低，该点电压为第二电阻R2两端的电压，将光照强度的光信号转为电信号输出，便于后期的控制。
本发明在一较佳实例中可以进一步配置为：第一电阻R1与光敏二极管D1的负极之间的连接点耦接有第一电容C1，第一电容C1的另一端接接地端。
通过采用上述技术方案，第一电容C1通过充放电具有稳定光敏二极管D1和第一电阻R1之间的连接点的电位的效果。
本发明在一较佳实例中可以进一步配置为：所述卡槽板上固定有安装块，所述安装块上开有供接收管放置的接收孔、供发射管放置的发射孔、以及供反馈管放置的反馈孔；所述反馈孔与发射孔连通，所述安装块上开有供反馈管的引脚穿出的过孔。
通过采用上述技术方案，发射管和反馈管均安装在安装块上，发射孔和反馈孔相连通的结构便于反馈管采集光信号。
本发明在一较佳实例中可以进一步配置为：所述反馈孔包括有连通的大环形孔和小环形孔，小环形孔与发射孔连通，大环形孔的孔径大于小环形孔的孔径，大环形孔与小环形孔远离发射孔的一侧连接。
通过采用上述技术方案，反馈管先是插入离发射孔比较远的大环形孔，然后再插入至孔径较小的小环形孔内，具有便于反馈管插入的效果。
本发明在一较佳实例中可以进一步配置为：所述执行模块包括有双路模拟开关和运算放大器；双路模拟开关为TC7WB66芯片，运算放大器的型号为LM358；TC7WB66芯片的VCC端接电源VCC，TC7WB66芯片的GND端接接地端，TC7WB66芯片的OE1端和OE2端耦接并接收脉冲发射信号TX，TC7WB66芯片的A1端耦接于第一电阻R1与光敏二极管D1的负极之间的连接点并接收检测信号，TC7WB66芯片的B1脚耦接于运算放大器的反相输入端，TC7WB66芯片的B1脚与接地端之间串联有第二电容C2，TC7WB66芯片的A2端与接地端串联有第四电容C4，TC7WB66芯片的A2端与运算放大器的输出端之间串联有第三电阻R3，运算放大器的正相输入端接收稳定直流电压DAC，运算放大器的输出端与反相输入端之间串联有第三电容C3，TC7WB66芯片的B2端耦接有三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极与接地端耦接有第六电阻R6，三极管Q1的基极和发射极之间串联有第五电阻R5，发射管为发光二极管D2，三极管Q1的集电极耦接有发光二极管D2的阴极，发光二极管D2的阳极与电源VCC之间串联有第四电阻R4。
通过采用上述技术方案，脉冲发射信号TX给出高电平脉冲，脉冲持续期间，双路模拟开关导通，TC7WB66芯片的A1端接收电压信号，该电压信号为第二电阻R2的电压降；当发射管发出光的光照强度减弱时，光敏二极管D1的电阻变大，TC7WB66芯片的A1端接收到电压减小，TC7WB66芯片的B1端输出的电压值为光电流在第二电阻R2上产生的电压降V2。稳定直流电压DAC为单片机DAC提供的稳定直流电压V1，当V2小于V1时，运算放大器的输出电压会升高，经过第三电阻R3、第四电容C4，通过导通的双路模拟开关的第二开关通道，即TC7WB66芯片的B2端，加载到三极管Q1的基极，使Q1导通程度增加，提高发射管上的电流，使得发射管的光照强度增强。光敏二极管D1的受光亮增加，V2变大，直到V2=V1时，运算放大器的输出电压不再发生变化而达到稳定，这样经过发射管的电流也达到一个稳定值，发射管发光的光照强度与V1形成正比例关系。
本发明在一较佳实例中可以进一步配置为：发光二极管D2的阳极与接地端之间串联有第五电容C5。
通过采用上述技术方案，第五电容C5通过充放电具有稳定发射管和第四电阻R4之间的连接点的电位的效果。
综上所述，本发明通过检测发射管发光的光照强度，在光照强度减弱时，通过执行模块来实现增大经过发射管的电流，以实现加强发射管发光的光照强度，通过运算放大器和双路模拟开关的控制，实现V2等于V1，使得发射管发光的光照强度与V1形成正比例关系，实现发射管在整个寿命周期保持一个固定的光功率输出，加强光纤传感器的传感数据的稳定性。
附图说明
图1是本发明的局部结构示意图；
图2是本发明的局部结构爆炸示意图；
图3是本发明的局部结构剖面示意图；
图4是本发明中的恒光功率控制电路的电路图。
附图标记：1、外壳体；2、卡槽板；3、电路板；4、安装块；5、接收孔；6、发射孔；7、反馈孔；8、接收管；9、发射管；10、反馈管；11、大环形孔；12、小环形孔；13、过孔；14、检测模块；15、执行模块；16、双路模拟开关；17、运算放大器。
具体实施方式
参照附图对本发明做进一步说明。
参照图1、图2，为本实施例公开的一种光纤放大器，包括有外壳体1、插入并固定在外壳体1内的卡槽板2、以及固定在卡槽板2上的电路板3。
参照图2、图3，卡槽板2上固定有安装块4，安装块4上开有接收孔5、发射孔6、以及反馈孔7。接收孔5内安装有用于接收光信号接收的接收管8，发射孔6内安装有用于发出光信号的发射管9，反馈孔7内安装有反馈管10。
参照图2、图3，反馈孔7与发射孔6连通，安装块4上开有供反馈管10的引脚穿出的过孔13，反馈孔7包括有连通的大环形孔11和小环形孔12，小环形孔12与发射孔6连通，大环形孔11的孔径大于小环形孔12的孔径，大环形孔11与小环形孔12远离发射孔6的一侧连接，反馈管10先是插入离发射孔6比较远的大环形孔11，然后再插入至孔径较小的小环形孔12内，具有便于反馈管10插入的效果。
参照图3、图4，电路板3上设有用于控制发射管9发出恒定光照强度的恒光功率控制电路。恒光功率控制电路包括有用于检测发射管9光照强度并输出检测信号的检测模块14、耦接于检测模块14并接收检测信号以控制发射管9发出恒定光功率的执行模块15。
参照图3、图4，检测模块14包括有用于响应于发射管9的光照强度而改变电阻值的反馈管10，反馈管10采用光敏二极管D1，光敏二极管D1的负极与电源VCC之间串联有第一电阻R1，第一电阻R1与光敏二极管D1的负极之间的连接点耦接有第一电容C1，第一电容C1的另一端接接地端。光敏二极管D1的正极与接地端之间串联有第二电阻R2，光敏二极管D1的正极与第二电阻R2之间的连接点输出检测信号。当发射管9发出光的光照强度减弱时，反馈管10的电阻上升，检测信号为电压信号，检测信号输出的电压值降低，该点电压为第二电阻R2两端的电压，将光照强度的光信号转为电信号输出，便于后期的控制。
参照图3、图4，执行模块15包括有双路模拟开关16和运算放大器17；双路模拟开关16为TC7WB66芯片，运算放大器17的型号为LM358；TC7WB66芯片的VCC端接电源VCC，TC7WB66芯片的GND端接接地端，TC7WB66芯片的OE1端和OE2端耦接并接收脉冲发射信号TX，TC7WB66芯片的A1端耦接于第一电阻R1与光敏二极管D1的负极之间的连接点并接收检测信号，TC7WB66芯片的B1脚耦接于运算放大器17的反相输入端，TC7WB66芯片的B1脚与接地端之间串联有第二电容C2，TC7WB66芯片的A2端与接地端串联有第四电容C4，TC7WB66芯片的A2端与运算放大器17的输出端之间串联有第三电阻R3，运算放大器17的正相输入端接收单片机DAC提供的稳定直流电压V1，运算放大器17的输出端与反相输入端之间串联有第三电容C3，TC7WB66芯片的B2端耦接有三极管Q1的基极，三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q1的发射极与接地端耦接有第六电阻R6，三极管Q1的基极和发射极之间串联有第五电阻R5，发射管9为发光二极管D2，三极管Q1的集电极耦接有发光二极管D2的阴极，发光二极管D2的阳极与电源VCC之间串联有第四电阻R4，发光二极管D2的阳极与接地端之间串联有第五电容C5。脉冲发射信号TX给出高电平脉冲，脉冲持续期间，双路模拟开关16导通，TC7WB66芯片的A1端接收电压信号，该电压信号为第二电阻R2的电压降；当发射管9发出光的光照强度减弱时，光敏二极管D1的电阻变大，TC7WB66芯片的A1端接收到电压减小，TC7WB66芯片的B1端输出的电压值为光电流在第二电阻R2上产生的电压降V2。当V2小于V1时，运算放大器17的输出电压会升高，经过第三电阻R3、第四电容C4，通过导通的双路模拟开关16的第二开关通道，即TC7WB66芯片的B2端，加载到三极管Q1的基极，使Q1导通程度增加，提高发射管9上的电流，使得发射管9的光照强度增强。光敏二极管D1的受光亮增加，V2变大，直到V2=V1时，运算放大器17的输出电压不再发生变化而达到稳定，这样经过发射管9的电流也达到一个稳定值，发射管9发光的光照强度与V1形成正比例关系。
具体效果如下：
当光纤放大器因为使用时间原因而导致电压降低时，发射管9发出的光照强度会减弱，反馈管10的电阻升高，V2降低，执行模块15中的经过发射管9的电流增大，实现加强发射管9发光的光照强度，通过运算放大器17和双路模拟开关16的控制，实现V2等于V1，使得发射管9发光的光照强度与V1形成正比例关系，实现发射管9在整个寿命周期保持一个固定的光功率输出，加强光纤传感器的传感数据的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的设计构思之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种光纤放大器，包括有外壳体(1)、插入并固定在外壳体(1)内的卡槽板(2)、以及固定在卡槽板(2)上的电路板(3)，所述卡槽板(2)上设有用于发出光信号的发射管(9)以及用于接收光信号接收的接收管(8)，其特征是：所述电路板(3)上设有用于控制发射管(9)发出恒定光照强度的恒光功率控制电路；所述恒光功率控制电路包括有用于检测发射管(9)光照强度并输出检测信号的检测模块(14)、耦接于检测模块(14)并接收检测信号以控制发射管(9)发出恒定光功率的执行模块(15)。
2.根据权利要求1所述的一种光纤放大器，其特征是：所述检测模块(14)包括有用于响应于发射管(9)的光照强度而改变电阻值的反馈管(10)，反馈管(10)采用光敏二极管D1，光敏二极管D1的负极与电源VCC之间串联有第一电阻R1，光敏二极管D1的正极与接地端之间串联有第二电阻R2，光敏二极管D1的正极与第二电阻R2之间的连接点输出检测信号。
3.根据权利要求2所述的一种光纤放大器，其特征是：第一电阻R1与光敏二极管D1的负极之间的连接点耦接有第一电容C1，第一电容C1的另一端接接地端。
4.根据权利要求2所述的一种光纤放大器，其特征是：所述卡槽板(2)上固定有安装块(4)，所述安装块(4)上开有供接收管(8)放置的接收孔(5)、供发射管(9)放置的发射孔(6)、以及供反馈管(10)放置的反馈孔(7)；所述反馈孔(7)与发射孔(6)连通，所述安装块(4)上开有供反馈管(10)的引脚穿出的过孔(13)。
5.根据权利要求4所述的一种光纤放大器，其特征是：所述反馈孔(7)包括有连通的大环形孔(11)和小环形孔(12)，小环形孔(12)与发射孔(6)连通，大环形孔(11)的孔径大于小环形孔(12)的孔径，大环形孔(11)与小环形孔(12)远离发射孔(6)的一侧连接。
6.根据权利要求3所述的一种光纤放大器，其特征是：所述执行模块(15)包括有双路模拟开关(16)和运算放大器(17)；双路模拟开关(16)为TC7WB66芯片，运算放大器(17)的型号为LM358；TC7WB66芯片的VCC端接电源VCC，TC7WB66芯片的GND端接接地端，TC7WB66芯片的OE1端和OE2端耦接并接收脉冲发射信号TX，TC7WB66芯片的A1端耦接于第一电阻R1与光敏二极管D1的负极之间的连接点并接收检测信号，TC7WB66芯片的B1脚耦接于运算放大器(17)的反相输入端，TC7WB66芯片的B1脚与接地端之间串联有第二电容C2，TC7WB66芯片的A2端与接地端串联有第四电容C4，TC7WB66芯片的A2端与运算放大器(17)的输出端之间串联有第三电阻R3，运算放大器(17)的正相输入端接收稳定直流电压DAC，运算放大器(17)的输出端与反相输入端之间串联有第三电容C3，TC7WB66芯片的B2端耦接有三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极与接地端耦接有第六电阻R6，三极管Q1的基极和发射极之间串联有第五电阻R5，发射管(9)为发光二极管D2，三极管Q1的集电极耦接有发光二极管D2的阴极，发光二极管D2的阳极与电源VCC之间串联有第四电阻R4。
7.根据权利要求6所述的一种光纤放大器，其特征是：发光二极管D2的阳极与接地端之间串联有第五电容C5。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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