CN111307180A - 一种用于降低光缆检测的光平衡接收机电源噪声的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于降低光缆检测的光平衡接收机电源噪声的方法，包括升压电路、光探测器，有效解决了光探测器的偏置电压中存在噪声、采用低通滤波器无法滤除低频噪声，进而影响到光探测器的探测精度的问题。本发明首先通过升压电路将+5V的电压升为+60V和‑60V，将两个电压分别给两只运算放大器供电，利用电源电路为两只高压运算放大器提供+2.5V的模拟电压，利用高压运算放大器自身的性质将+2.5V的模拟电压内的低频段噪声进行抑制，再通过低通滤波器将模拟电压的其它频段滤除，实现了对模拟电压全频段内的噪声进行处理，将实现了全频段噪声处理的模拟电压作为光探测器APD1和光探测器APD2的偏置电压，减少了噪声对光探测器的探测精度的影响。

Description

一种用于降低光缆检测的光平衡接收机电源噪声的方法
技术领域
本发明涉及分布式光纤传感器领域，特别是一种用于降低光缆检测的光平衡接收机电源噪声的方法。
背景技术
布里渊光时域反射系统，简称B-OTDR，利用背向SPBS(自发布里渊散射)的频移和强度与温度和应变呈线性关系，在故障检测技术、大型结构的温度和应变监测以及海底和航天等多种实际应用领域有广泛的应用空间，B-OTDR平衡接收机是布里渊光时域反射系统的重要部分，用来检测光缆中散射回到输入端的光强信号， 其中用于接收光信号的是一对光探测器APD，这对光探测器APD需要分别提供+50V和-50V以上的电源电压作为偏置电压。现有技术提供的±50V以上的电源电压，是通过3.3V或者5V的模拟电压经过升压电路实现的，但模拟电压会引入噪声，影响到光探测器的探测精度，而对超过±50V的模拟电压只采用低通滤波的方式进行滤波时，存在着无法抑制低频段噪声的问题。
因此本发明提供一种的新的方案来解决此问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于降低光缆检测的光平衡接收机电源噪声的方法，有效的解决了光探测器的偏置电压中存在噪声、采用低通滤波器无法抑制低频噪声，进而影响到光探测器探测精度的问题。
其解决的技术方案如下：
本发明提供了一种降低光平衡接收机电源噪声的方法，包括升压电路、光探测器，，所述升压电路为高压运算放大器供电，电源电路提供的模拟电压依次经过高压运算放大器、低通滤波器后传输至光探测器，具体方法包括以下步骤：
S1、升压电路分别将+5V的电压正相升为+60V和反相升为-60V，并把这2个电压分别给两只高压运算放大器供电；
S2、电源电路输出两路+2.5V的模拟电压分别传输至两只高压运算放大器的输入端，将供电为+60V的高压运算放大器输入的+2.5V的模拟电压正相放大至+50V，将供电为-60V的高压运算放大器输入的+2.5V的模拟电压反相放大至-50V；
S3、+50V和-50V电压分别经过低通滤波器后，将+50V传输至光探测器APD1做偏置电压，将-50V传输至光探测器APD2做偏置电压。
本发明实现了以下有益效果：
（1） 通过两只高压运算放大器自身的性质来抑制模拟电压的低频段噪声；
（2） 设置低通滤波器只允许抑制了低频段噪声的模拟电压通过，实现将模拟电压的高频段滤除；
（3） 通过高压运算放大器和低通滤波器来对模拟电压的全频段的噪声进行处理，即通过低通滤波器将模拟电压的高频段滤除，高压运算放大器抑制模拟电压的低频噪声，此时的模拟电压作为光探测器的偏置电压，减少了偏置电压内的噪声对光探测器的探测精度产生影响。
附图说明
图1为现有技术的架构图。
图2为本发明的架构图。
图3为高压运算放大器的PSRR图。
具体实施方式
为有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图1-3对实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的结构内容，均是以说明书附图为参考。
下面将参照附图描述本发明的各示例性的实施例。
一种用于降低光缆检测的光平衡接收机电源噪声的方法，应用在B-OTDR平衡接收机上，在未采用本发明之前，升压电路将电压直接传输到光探测器APD1和光探测器APD2上，也将电压上附带的噪声也传输进了两只光探测器上，从而影响到了两只光探测器的探测精度，本发明通过高压运算放大器自身的性质来将+2.5V模拟电压内的低频段噪声进行抑制，设置低通滤波器只允许抑制了低频段噪声的模拟电压通过，实现将模拟电压的高频段滤除，具体方法包括以下步骤：
S1、升压电路分别将+5V的电压正相升为+60V和反相升为-60V，并把这2个电压分别给两只高压运算放大器供电；
S2、电源电路输出两路+2.5V的模拟电压分别传输至两只高压运算放大器的输入端，将供电为+60V的高压运算放大器输入的+2.5V的模拟电压正相放大至+50V，将供电为-60V的高压运算放大器输入的+2.5V的模拟电压反相放大至-50V；
S3、+50V和-50V电压分别经过低通滤波器后，将+50V传输至光探测器APD1做偏置电压，将-50V传输至光探测器APD2做偏置电压；
所述步骤S2中的电源电路包括微控制器MCU和数模转换器DAC，微控制器MCU输出的+2.5V数字电压经过数模转换器DAC后转换为+2.5V的模拟电压，分别输入到两只高压运算放大器；
高压运算放大器的电源纹波抑制比PSRR图如图3所示，当微控制器MCU控制着数模转换器DAC分别为两只高压运算放大器提供的模拟电压有10mV的噪声时，则影响输入失调电压有3.2uV的噪声，当在1KHz处，电源纹波抑制比PSRR是70dB，如果运算放大器的放大倍数是20，那么运算放大器的输出端输出的噪声为64uV，远远小于输入端模拟电压带有的噪声，由此可见，在低频段高压运算放大器能产生抑制输入端模拟电压的低频噪声的效果，且光探测器存在着驱动电流很小的特点，利用高压运算放大器输出的电流仅为10mA~100mA的特点来驱动光探测器。
本发明在进行使用的时候，升压电路将+5V的电压升为+60V和-60V，将两个电压分别给两只运算放大器供电，电源电路中的微控制器MCU输出的+2.5V数字电压经过数模转换器DAC后转换为+2.5V的模拟电压，分别输入到两只高压运算放大器，利用高压运算放大器自身的性质将+2.5V的模拟电压内的低频段噪声进行抑制，再通过低通滤波器将模拟电压的高频段滤除，实现了对模拟电压全频段内的噪声进行处理，将实现了全频段噪声处理的模拟电压传输至光探测器APD1和光探测器APD2中做高压偏置，减少了噪声对光探测器APD1和光探测器APD2的探测精度的影响，且本发明的高压运算放大器和低通滤波器的顺序可进行调换，即+2.5V的模拟电压也可以先经过低通滤波器，再经过高压运算放大器。

Claims (2)

1.一种用于降低光缆检测的光平衡接收机电源噪声的方法，包括升压电路、光探测器，其特征在于，所述升压电路为高压运算放大器供电，电源电路提供的模拟电压依次经过高压运算放大器、低通滤波器后传输至光探测器，具体方法包括以下步骤：
S1、升压电路分别将+5V的电压正相升为+60V和反相升为-60V，并把这2个电压分别给两只高压运算放大器供电；
S2、电源电路输出两路+2.5V的模拟电压分别传输至两只高压运算放大器的输入端，将供电为+60V的高压运算放大器输入的+2.5V的模拟电压正相放大至+50V，将供电为-60V的高压运算放大器输入的+2.5V的模拟电压反相放大至-50V；
S3、+50V和-50V电压分别经过低通滤波器后，将+50V传输至光探测器APD1做偏置电压，将-50V传输至光探测器APD2做偏置电压。
2.如权利要求1所述的一种用于降低光缆检测的光平衡接收机电源噪声的方法，其特征在于，所述步骤S2中的电源电路包括微控制器MCU和数模转换器DAC，微控制器MCU输出的+2.5V数字电压经过数模转换器DAC后转换为+2.5V的模拟电压，分别输入到两只高压运算放大器。
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