CN114448514B - 一种多路光纤合并传输分频解调装置及传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种多路光纤合并传输分频解调装置及传输方法，其中涉及的装置包括光纤光栅传感器组、多合一光纤调制器、光纤分频解调器，多合一光纤调制器包括光电转换模块组、第一寄存器模块组、光源驱动电路模块、光载波激发器；光纤光栅传感器组感知换流阀冷却液的温度信息，并根据温度信息产生光波信号；光电转换模块组将产生的光波信号转换为数字信号；第一寄存器模块组将存储转换后得到的数字信号，并将数字信号发送至光源驱动电路模块；光源驱动电路模块将数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波；光载波激发器，对转换后的高低光强光载波进行载波处理；光纤分频解调器，将经过载波处理后的光载波进行解析处理，得到最终处理结果。

Description

一种多路光纤合并传输分频解调装置及传输方法
技术领域
本发明涉及光纤通讯技术领域，尤其涉及一种多路光纤合并传输分频解析装置及传输方法。
背景技术
直流输电工程建设完成。然而在柔性直流换流阀的冷却液测温装置中，用于测量冷却液温度的多组光纤光栅传感器需要通过多路光纤接口接入光纤调制解调器，又需要以多路光纤传输信号。当数据采集装置与换流阀传感器相距较远或当换流阀所处环境恶劣不宜人员作业时，则需考虑远距离信号传输，但由于多路光纤的输入和输出线路繁多导致远距离信号传输难以实现，设备部署极其困难，因此需要调制器接收到多组传感器光信号后经过调制光信号使其可以由单根光缆传输到光纤解析器再由解析器将单根光缆所传输的多组传感器采集信号分别解析出来。目前存在的问题是：如何实现多组传感器采集信号调制后由单根光缆传输与如何实现通过一根光缆接入解析多组传感器采集光信号，当一路光信号接入调制器光载波根据数字信号高低电平变换光载波强度，同一频率的下一路光信号将对光载波造成干扰，同理后续的光信号对之前的光载波造成干扰，但不同频率的光载波可搭载不同光信号。所以一种多路光纤合并传输分频调制装置及传输方法有广阔前景。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种多路光纤合并传输分频解调装置及传输方法。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种多路光纤合并传输分频解调装置，包括光纤光栅传感器组、多合一光纤调制器、光纤分频解调器，所述多合一光纤调制器分别与光纤光栅传感器组、光纤分频解调器连接；所述多合一光纤调制器包括光电转换模块组、第一寄存器模块组、光源驱动电路模块、光载波激发器，所述光电转换模块组、第一寄存器模块组、光纤光栅传感器组的数量相对应；
光纤光栅传感器组，用于感知换流阀冷却液的温度信息，并根据温度信息产生光波信号；
光电转换模块组，与所述光纤光栅传感器组连接，用于将产生的光波信号转换为数字信号；
第一寄存器模块组，与所述光电转换模块组连接，用于存储转换后得到的数字信号，并将数字信号发送至光源驱动电路模块；
光源驱动电路模块，与所述第一寄存器模块组连接，用于将数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波；
光载波激发器，与所述光源驱动电路模块连接，用于对转换后的高低光强光载波进行载波处理；
光纤分频解调器，与所述光载波激发器连接，用于将经过载波处理后的光载波进行解析处理，得到最终处理结果。
进一步的，所述光纤分频解调器包括光波分频器、光电转换器、第二寄存器组；所述光电转换器分别与光波分频器、第二寄存器组连接，光波分频器与光载波激发器连接；
光波分频器，用于将光载波拆解成数段窄频光载波，并将窄频光载波发送至光电转换器中；
光电转换器，用于将数段窄频光载波的高低光强解析为数段窄频光载波的高低电平数字信号；
第二寄存器组，用于存储数段窄频光载波的高低电平数字信号。
进一步的，所述光纤光栅传感器组包括n个光纤光栅温度传感器；光电转换模块组包括n个光电转换模块；其中n≤10。
进一步的，所述第一寄存器模块组包括n个第一寄存器、MCU芯片；n个第一寄存器的每个第一寄存器均与MCU芯片连接，MCU芯片与光源驱动电路模块连接，n个第一寄存器与n个光电转换模块连接；
所述n个第一寄存器中的每个第一寄存器均用于存储数字信号；MCU芯片用于按照预先设定的顺序将存储的数字信号依次发送到光源驱动电路模块中。
进一步的，所述多合一光纤调制器还包括自动升降压稳压器、电池；所述自动升降压稳压器与外部电源连接，用于为电池提供电能。
进一步的，所述n个光电转换模块的每个光电转换模组的接口速率均为9600波特率。
进一步的，所述MCU芯片采用STM32系列的单片机，型号为STM32f103c8t6。
进一步的，所述光载波激发器采用LED作为光源，型号为CREE-Q5。
进一步的，所述光波分频器的分频间隔为100Hz、300Hz、500Hz、1kHz、10kHz、50kHz、100kHz、200kHz、500kHz、1MHz。
相应的，还提供一种多路光纤合并传输分频调制装置的传输方法，包括：
S1.光纤光栅传感器组感知换流阀冷却液的温度信息，并根据温度信息产生光波信号；
S2.光电转换模块组将产生的光波信号转换为数字信号；
S3.第一寄存器模块组存储转换后得到的数字信号，并将数字信号发送至光源驱动电路模块；
S4.光源驱动电路模块将数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波；
S5.光载波激发器对转换后的高低光强光载波进行载波处理；
S6.光纤分频解调器将经过载波处理后的光载波进行解析处理，得到最终处理结果。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
1、本发明通过多路数字信号调制宽频光载波，实现了单光载波携带多笔数字信号，简化了解析装置。
2、本发明中利用光波分频器拆分宽频光载波，实现了对单光载波分频解析，单根光纤传输多路传感器信号。
3、本发明中通过将光纤调制器与解调器分离实现了简化光纤线路，使换流阀测温装置适用远距离传输信号。
附图说明
图1是实施例一提供的一种多路光纤合并传输分频调制装置结构图；
图2是实施例一提供的多合一光纤调制器示意图；
图3是实施例一提供的光纤分频解调器示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种多路光纤合并传输分解调制装置。
实施例一
本实施例提供一种多路光纤合并传输分频解调装置，如图1-3所示，包括光纤光栅传感器组1、多合一光纤调制器2、光纤分频解调器3；多合一光纤调制器2分别与光纤光栅传感器组1、光纤分频解调器3连接。
光纤光栅传感器组1，用于感知换流阀冷却液的温度信息，并根据温度信息产生光波信号；
多合一光纤调制器2，用于将产生的光波信号转换为数字信号，并将数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波，并对光载波进行处理；
光纤分频解调器3，用于将经过载波处理后的光载波进行解析处理，得到最终处理结果。
在光纤光栅传感器组1中，感知换流阀冷却液的温度信息，并根据温度信息产生光波信号。
光纤光栅传感器组1包括n个光纤光栅温度传感器11；其中n≤10。
n个光纤光栅温度传感器分别按需求分布在换流阀的进出口位置，且每个光纤光栅温度传感器感知换流阀冷却液温度，产生一次光波信号；n个光纤光栅传温度感器通过光纤或光纤光缆将光波信号输入多合一光纤调制器2。
在多合一光纤调制器2中，将产生的光波信号转换为数字信号，并将数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波，并对光载波进行处理。
多合一光纤调制器2包括光电转换模块组21、第一寄存器模块组22、光源驱动电路模块23、光载波激发器24、自动升降压稳压器25、电池26；光电转换模块组21包括n个光电转换模块；第一寄存器模块组22包括n个第一寄存器、MCU芯片；其中n个光电转换模块、n个第一寄存器、n个光纤光栅温度传感器的数量相同，且，一个光纤光栅温度传感器对应一个光电转换模块和一个第一寄存器。
n个光纤光栅温度传感器与n个光电转换模块的输入端口连接；n个光电转换模块的输出端口与n个第一寄存器连接；n个第一寄存器末尾数字信号引脚与MCU芯片的接收数据输入引脚连接；MCU芯片的发送数据输出引脚与光源驱动电路模块23的输入端连接；光源驱动电路模块23中三极管负极引脚接地；光源驱动电路模块23的输出端与光载波激发器24的正极接口连接；光载波激发器24的负极与光纤分频解调器3连接；光电转换模块组21、第一寄存器模块组22、光源驱动电路模块23、光载波激发器24的供电接口均与电池相连。
光电转换模块组21，用于将产生的光波信号转换为数字信号。
n个光电转换模块均接收n个光纤光栅温度传感器传输的光波信号，并通过OOK开关键控调制方式调制成基于不归零码的NRZ-OOK信号，随后再将调制后生成的NRZ-OOK信号转换成二进制数字信号。这是整个调制过程，调制完成后将数字信号通过485协议通讯传输至n个第一寄存器。
第一寄存器模块组22，用于存储转换后得到的数字信号，并将数字信号发送至光源驱动电路模块。
假设本实施例的n为10，则重复执行光纤光栅传感器组1、光电转换模块组21，使10个光纤光栅温度传感器感知的光波信号通过10个光电转换模块进行调制生成数字信号，分别存储在10个第一寄存器当中。
当10个第一寄存器均存放有数字信号的数据后，MCU芯片将存储于10个第一寄存器中的数字信号按照程序设定顺序先后发送到光源驱动电路模块23进行信号载波。
光源驱动电路模块23，用于将数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波。
光载波激发器24，与所述光源驱动电路模块连接，用于对转换后的高低光强光载波进行载波处理。
光源驱动电路模块接收数字信号，并将光载波激发器24中LED作为光源，根据数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波。
重复执行第一寄存器模块组22、光源驱动电路模块23、光载波激发器24，将全部10个第一寄存器中存储的数字信号通过光源驱动电路模块进行信号载波后，生成100Hz～1MHz的宽频光波；随后将其发送到光纤分频解调器进行光载波解析。
自动升降压稳压器与外部电源连接，用于为电池提供电能。
在本实施例中，光电转换模块组21的n个光电转换模块的各个接口速率均为9600波特率。MCU芯片采用STM32系列的单片机，具体型号是STM32f103c8t6，并且第一寄存器模块组22的输出方式为所有第一寄存器存有数据时，按照第一寄存器顺序分别输出数字信号至光载波激发器24。光载波激发器24中采用LED作为光源，型号为CREE-Q5。
在光纤分频解调器3中，将经过载波处理后的光载波进行解析处理，得到最终处理结果。
光纤分频解调器3包括光波分频器31、光电转换器32、第二寄存器组33；第二寄存器组33包括n个第二寄存器，第二寄存器的数量与光电转换模块的数量相同，且一一对应。
光载波激发器24的输出接口与光波分频器31的输入端接口连接；光波分频器31的输出端接口与光电转换器32的输入端接口连接，光电转换器32的输出端接口与第二寄存器组33中的每个第二寄存器连接。
光波分频器31的分频间隔设置为100Hz、300Hz、500Hz、1kHz、10kHz、50kHz、100kHz、200kHz、500kHz、1MHz共计10个频率间隔。
光波分频器31，用于将光载波拆解成数段窄频光载波，并将窄频光载波发送至光电转换器中。
光波分频器将光载波拆解成12段窄频光载波，在拆解的同时发送窄频光载波到光电转换器解析。
光电转换器32，用于将数段窄频光载波的高低光强解析为数段窄频光载波的高低电平数字信号。
光电转换器分别把12段窄频光载波解析成为12段对应光载波高低光强的高低电平数字信号。
第二寄存器组33，用于存储数段窄频光载波的高低电平数字信号。
第二寄存器组的每个第二寄存器分别存储解析成为12段对应光载波高低光强的高低电平数字信号。
与现有技术相比，本实施例具有的有益效果为：
1、通过多路数字信号调制宽频光载波，实现了单光载波携带多笔数字信号，简化了解析装置。
2、利用光波分频器拆分宽频光载波，实现了对单光载波分频解析，单根光纤传输多路传感器信号。
3、通过将光纤调制器与解调器分离实现了简化光纤线路，使换流阀测温装置适用远距离传输信号。
实施例二
本实施例提供一种多路光纤合并传输分频调制装置的传输方法，包括：
S1.光纤光栅传感器组感知换流阀冷却液的温度信息，并根据温度信息产生光波信号；
S2.光电转换模块组将产生的光波信号转换为数字信号；
S3.第一寄存器模块组存储转换后得到的数字信号，并将数字信号发送至光源驱动电路模块；
S4.光源驱动电路模块将数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波；
S5.光载波激发器对转换后的高低光强光载波进行载波处理；
S6.光纤分频解调器将经过载波处理后的光载波进行解析处理，得到最终处理结果。
需要说明的是，本实施例提供的一种多路光纤合并传输分频调制装置的传输方法是基于实施例一的一种多路光纤合并传输分频调制装置实现的。
与现有技术相比，本实施例具有的有益效果为：
1、通过多路数字信号调制宽频光载波，实现了单光载波携带多笔数字信号，简化了解析装置。
2、利用光波分频器拆分宽频光载波，实现了对单光载波分频解析，单根光纤传输多路传感器信号。
3、通过将光纤调制器与解调器分离实现了简化光纤线路，使换流阀测温装置适用远距离传输信号。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例， 而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种多路光纤合并传输分频调制装置，其特征在于，包括光纤光栅传感器组、多合一光纤调制器、光纤分频解调器，所述多合一光纤调制器分别与光纤光栅传感器组、光纤分频解调器连接；所述多合一光纤调制器包括光电转换模块组、第一寄存器模块组、光源驱动电路模块、光载波激发器，所述光电转换模块组、第一寄存器模块组、光纤光栅传感器组的数量相对应；
光纤光栅传感器组，用于感知换流阀冷却液的温度信息，并根据温度信息产生光波信号；
光电转换模块组，与所述光纤光栅传感器组连接，用于将产生的光波信号转换为数字信号；
第一寄存器模块组，与所述光电转换模块组连接，用于存储转换后得到的数字信号，并将数字信号发送至光源驱动电路模块；
光源驱动电路模块，与所述第一寄存器模块组连接，用于将数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波；
光载波激发器，与所述光源驱动电路模块连接，用于对转换后的高低光强光载波进行载波处理；
光纤分频解调器，与所述光载波激发器连接，用于将经过载波处理后的光载波进行解析处理，得到最终处理结果；
所述光纤分频解调器包括光波分频器、光电转换器、第二寄存器组；所述光电转换器分别与光波分频器、第二寄存器组连接，光波分频器与光载波激发器连接；
光波分频器，用于将光载波拆解成数段窄频光载波，并将窄频光载波发送至光电转换器中；
光电转换器，用于将数段窄频光载波的高低光强解析为数段窄频光载波的高低电平数字信号；
第二寄存器组，用于存储数段窄频光载波的高低电平数字信号。
2.根据权利要求1所述的一种多路光纤合并传输分频调制装置，其特征在于，所述光纤光栅传感器组包括n个光纤光栅温度传感器；光电转换模块组包括n个光电转换模块；其中n≤10。
3.根据权利要求2所述的一种多路光纤合并传输分频调制装置，其特征在于，所述第一寄存器模块组包括n个第一寄存器、MCU芯片；n个第一寄存器的每个第一寄存器均与MCU芯片连接，MCU芯片与光源驱动电路模块连接，n个第一寄存器与n个光电转换模块连接；
所述n个第一寄存器中的每个第一寄存器均用于存储数字信号；MCU芯片用于按照预先设定的顺序将存储的数字信号依次发送到光源驱动电路模块中。
4.根据权利要求1所述的一种多路光纤合并传输分频调制装置，其特征在于，所述多合一光纤调制器还包括自动升降压稳压器、电池；所述自动升降压稳压器与外部电源连接，用于为电池提供电能。
5.根据权利要求2所述的一种多路光纤合并传输分频调制装置，其特征在于，所述n个光电转换模块的每个光电转换模组的接口速率均为9600波特率。
6.根据权利要求3所述的一种多路光纤合并传输分频调制装置，其特征在于，所述MCU芯片采用STM32系列的单片机，型号为STM32f103c8t6。
7.根据权利要求1所述的一种多路光纤合并传输分频调制装置，其特征在于，所述光载波激发器采用LED作为光源，型号为CREE-Q5。
8.根据权利要求1所述的一种多路光纤合并传输分频调制装置，其特征在于，所述光波分频器的分频间隔为100Hz、300Hz、500Hz、1kHz、10kHz、50kHz、100kHz、200kHz、500kHz、1MHz。
9.一种用于权利要求1-8任一项所述的一种多路光纤合并传输分频调制装置的传输方法，其特征在于，传输方法包括：
S1.光纤光栅传感器组感知换流阀冷却液的温度信息，并根据温度信息产生光波信号；
S2.光电转换模块组将产生的光波信号转换为数字信号；
S3.第一寄存器模块组存储转换后得到的数字信号，并将数字信号发送至光源驱动电路模块；
S4.光源驱动电路模块将数字信号的高低电平变化转换成高低光强的光载波；
S5.光载波激发器对转换后的高低光强光载波进行载波处理；
S6.光纤分频解调器将经过载波处理后的光载波进行解析处理，得到最终处理结果。
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