CN202757632U

CN202757632U - 一种嵌入式光纤光栅解调主机

Info

Publication number: CN202757632U
Application number: CN 201220289108
Authority: CN
Inventors: 邓亚军; 张焱; 常军; 杨帆; 薛海军
Original assignee: SHANDONG LINKOTECH ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: SHANDONG LINKOTECH ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2022-06-20

Abstract

本实用新型及一种嵌入式光纤光栅解调主机，包括有电源板（1）、空挡板（2）、装置机箱（3）、OS光开关板（4）、ASE解调板（5）、AI模拟量板（6）、DO控制量板（7）、DI开关量板（8）、RS通讯板（9）、嵌入式CPU板（10）及可扩展ISA插槽式母板（11），其特征在于：所说的电源板（1），空挡板（2），装置机箱（3），OS光开关板（4），ASE解调板（5），AI模拟量板（6），DO控制量板（7），DI开关量板（8），RS通讯板（9），嵌入式CPU板（10）通过总线标准接插件接口（12）依次插在母板（11）上，母板（11）上设有多种标准接插件接口（12），能实现灵活扩展，本实用新型具有可使光纤光栅解调系统稳定性强、配置固定、功能可扩展、系统组网涉及设备少、测试调试工作量小、成本低的特点。

Description

一种嵌入式光纤光栅解调主机

技术领域

本实用新型涉及一种光纤光栅解调主机，尤其是一种适用在电力、建筑、石油、交通等需要解调光纤光栅传感器信号的系统中，实现对温度、应力、应变等监测的嵌入式光纤光栅解调主机。

背景技术

光纤光栅解调器可实现对光纤光栅传感器信号的解码功能，是将传感器的光信号转换为电信号的核心模块。光纤布拉格光栅(FBG)是国际上新兴的一种在光纤通讯、光纤传感等光电子处理领域有着广泛应用前景的基础性光纤器件。作为传感元件，光纤光栅将被感测信息转化为其反射波长的移动，即波长编码，因而不受光源功率波动和系统损耗的影响。FBG传感器的关键就在于精确的检测Bragg反射波长的微小移动，即对波长编码信号进行解调。目前，国内实现光纤光栅传感解调和解码的设备都采用工控机的方式，同时配有专门的ASE光源输出模块，以及其他电源等附属模块，所以其架构实现所需设备繁多、组网分散，不利于调试施工；而且工控机版的解调仪的稳定性、可靠性直接受工控机质量的影响，同时系统软硬件配置不灵活、扩展性能较差，这种工控机式的软硬件组装方式也无法满足工业场所使用可靠性的要求。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术实现中存在影响光纤光栅解调系统稳定性差、配置固定、功能无法扩展、系统组网涉及设备多、测试调试工作量大、成本高的缺陷和问题，提供一种模块化配置、扩展式接口、并将ASE光源与解调模块结构一体化设计、成本较低的嵌入式光纤光栅解调主机。实现本实用新型的目的所采取的技术解决方案是：该嵌入式光纤光栅解调主机包括有电源板、空挡板、装置机箱、OS光开关板、ASE解调板、AI模拟量板、DO控制量板、DI开关量板、RS通讯板、嵌入式CPU板及可扩展ISA插槽式母板，其特征在于：所说的电源板，空挡板，装置机箱，OS光开关板，ASE解调板，AI模拟量板，DO控制量板，DI开关量板，RS通讯板，嵌入式CPU板通过总线标准接插件接口依次插在母板上，母板上设有多种标准接插件接口，能实现灵活扩展。同时我们针对工业应用配置了统一接口的模拟量板、开关量板、控制量板，实现系统功能扩展。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：

1、由于本实用新型一种嵌入式光纤光光栅解调主机的ASE光源及光纤光栅解调模块采用集中化设计，共同放到一个嵌入式主机设备中。其中ASE解调板上配置有ASE光源和光纤光栅解调器（FBGA），OP光开关板上固定了光开关模块，二者均可背插固定到嵌入式主机中，这样，使得系统集成度高、成本低，并且易于调试和施工。

2、由于本实用新型一种嵌入式光纤光栅解调主机的整体板卡采用背插式设计，各板卡可根据需要灵活配置，便于拆卸和更换，即使有板卡损坏需要更换，那只需更换相应板卡，而整个设备无需更换处理，降低设备更换成本，提高设备的利用率。

3、由于本实用新型一种嵌入式光纤光光栅解调主机的的母板采用总线扩展方式，并留有多个板卡接口，这样可以根据需要灵活配置板卡，如模拟量、开关量、控制量板卡，实现相应功能。因为设备灵活的配置及扩展功能，使得再次设备上的二次功能开发较为简单，开发进度快、周期短，并且减少了研发投入，并可是产品尽快投放市场产生经济效益。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是ASE解调板结构示意图；

图3是OS光开关板结构示意图；

图中：1、电源板，2、空挡板，3、装置机箱，4、OS光开关板，5、ASE解调板，6、AI模拟量板，7、DO控制量板，8、DI开关量板，9、RS通讯板，10、嵌入式CPU板，11、母板，12、标准接插件接口，13、ASE光源，14、FBGA解调器，15、印制板，16、串行通讯接口，17、光纤输出，18、光开关模块，19、光纤接口法兰，20、光纤输入，21、通道输出光纤。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1-图3，该嵌入式光纤光栅解调主机，包括有电源板1、空挡板2、装置机箱3、OS光开关板4、ASE解调板5、AI模拟量板6、DO控制量板7、DI开关量板8、RS通讯板9、嵌入式CPU板10及可扩展ISA插槽式母板11，其特征在于：所说的电源板1，空挡板2，装置机箱3，OS光开关板4，ASE解调板5，AI模拟量板6，DO控制量板7，DI开关量板8，RS通讯板9，嵌入式CPU板10通过总线标准接插件接口12依次插在母板11上，母板11上设有多种标准接插件接口12，能实现灵活扩展。同时我们针对工业应用配置了统一接口的模拟量板6、开关量板8、控制量板7，实现系统功能扩展。

所述嵌入式CPU板10是主机核心数据采集处理模块，该板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡配置有标准的96线标准接插件接口12，工作时和母板11接插件接口连接。

所述电源板1是主机的电源模块，负责整个主机的电源输出，提供5V、3.3V、24V等，该板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡配置有标准的64线标准接插件接口12，工作时和母板11接插件接口连接。

所述可扩展ISA插槽式母板11是主机的片外总线及标准接插件接口12整体输入输出接口，负责将嵌入式CPU板10、电源板1的数据交互功能，该板卡可配置6到12个标准的64或96线标准接插件接口12。

所述ASE解调板5是光纤光栅解调主机的核心功能板卡，提供ASE光源13和FBGA解调器14，该板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡由标准接插件接口12提供电源，通过串行通讯接口16实现数据与CPU板10的交互功能。ASE光源13通过光纤输出17连接到OS光开关板4的光纤输入20。

所述OS光开关板4是光纤光栅解调主机的光路通道的扩展板卡，该板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡由标准接插件接口12实现供电，通过串行通讯接口16实现数据与CPU板10的交互功能。其可灵活配置成8路、16路、24路、32路、48路、64路，工作时和母板11接插件接口连接。OS光开关板4通过通道输出光纤21将光信号输出到接口法兰19，外部再连接光缆或传感器。

所述主机机箱3是光纤光栅解调主机各板卡的机械固定部分，主机机箱是4U高，19英寸全宽，也可改成19英寸半宽。

所述模拟量板6、开关量板8、控制量板7是整个主机功能扩展部分板卡，该系列板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡配置有64线标准接插件接口12，工作时和母板11接插件接口连接。

本发明的原理说明如下：

一种嵌入式光纤光栅解调主机是对光纤光栅将被感测信息转化为其反射波长的移动（波长编码）的感知，是对波长编码信号进行解调，利用光纤光栅的布拉格原理来感知外界物理量。即光纤光栅解调主机中的ASE光源泵浦射出一宽谱光塬，通过OS光开关分时切换成多路到各路光纤光栅传感器，在传感器因外界激励的影响时，如温度、应变或应力，都将导致其波长的改变，这个改变可以从光栅的发射光谱中检测出来，也就是被主机系统中的光纤光栅解调模块所检测出来，此时系统将这个改变后的布拉格波长与之前没有受激励影响时的布拉格波长进行比较，来测定光栅受激励程度，光纤光栅解调处理模块将该数据给计算机后进行计算和分析，就可以得出不同OS光开关通道上各传感器的物理数据，如温度、压力和应变的大小。由于一种嵌入式光纤光栅解调主机采用嵌入式软硬件设计思路，总线出板，而ASE光源与波长解调模块一体化设计，功能独立，各板卡采用标准接插件与总线相连工作，配置灵活，方便可靠。如此结构设计提高了系统整体的集成度，减少了设备数量，降低了施工难度和周期；同时因整个系统采用嵌入式工业设计原理，所以也提高了系统整体的稳定性和可靠性。

由上可见，本发明实现了一种将ASE光源及光纤光栅解调模块一体化设计，将二者集中到一个主机中，实现了ASE光源与光纤光栅解调模块(FBGA)的统一，减少了分散装置数量，降低了系统构建成本；同时，通过标准接口可实现灵活组装拆换，配置灵活，节约了生产成本，提高了安装、调试、更换效率。

本发明所制造出的一种嵌入式光纤光光栅解调主机硬件平台化设计，整体板卡采用背插式设计，各板卡可根据功能及容量要求灵活配置各板卡实现应用要求的功能，开放的硬件接口，使得产品开放性、扩展性好，应用型二次开发容易，可加快项目开发周期，节省开发费用。该发明填补了该领域光纤光栅解调仪嵌入式组合方式的空白，为光纤光栅解调主机的开发提供了新的思路。

Claims

1.一种嵌入式光纤光栅解调主机，包括有电源板（1）、空挡板（2）、装置机箱（3）、OS光开关板（4）、ASE解调板（5）、AI模拟量板（6）、DO控制量板（7）、DI开关量板（8）、RS通讯板（9）、嵌入式CPU板（10）及可扩展ISA插槽式母板（11），其特征在于：所说的电源板（1），空挡板（2），装置机箱（3），OS光开关板（4），ASE解调板（5），AI模拟量板（6），DO控制量板（7），DI开关量板（8），RS通讯板（9），嵌入式CPU板（10）通过总线标准接插件接口（12）依次插在母板（11）上，母板（11）上设有多种标准接插件接口（12），能实现灵活扩展。

2.按照权利要求1所说的嵌入式光纤光栅解调主机，其特征在于：所述嵌入式CPU板（10）是主机核心数据采集处理模块，该板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡配置有标准的96线标准接插件接口（12），工作时和母板（11）接插件接口连接。

3、按照权利要求1所说的嵌入式光纤光栅解调主机，其特征在于：所述电源板（1）是主机的电源模块，负责整个主机的电源输出，提供5V、3.3V、24V电源，该板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡配置有标准的64线标准接插件接口（12），工作时和母板（11）接插件接口连接。

4、按照权利要求1所说的嵌入式光纤光栅解调主机，其特征在于：所述可扩展ISA插槽式母板（11）是主机的片外总线及标准接插件接口（12）整体输入输出接口，负责将嵌入式CPU板（10）、电源板（1）的板卡数据交互功能，该板卡可配置6到12个标准的64或96线标准接插件接口（12）。

5、按照权利要求1所说的嵌入式光纤光栅解调主机，其特征在于：所述ASE解调板（5）是光纤光栅解调主机的核心功能板卡，提供ASE光源（13）和FBGA解调器（14），该板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡由标准接插件接口（12）提供电源，通过串行通讯接口（16）实现数据与CPU板（10）的交互功能，ASE光源（13）通过光纤输出（17）连接到OS光开关板（4）的光纤输入（20）。

6、按照权利要求1所说的嵌入式光纤光栅解调主机，其特征在于：所述OS光开关板（4）是光纤光栅解调主机的光路通道的扩展板卡，该板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡由标准接插件接口（12）实现供电，通过串行通讯接口（16）实现数据与CPU板（10）的交互功能，其可灵活配置成8路、16路、24路、32路、48路、64路，工作时和母板（11）接插件接口连接，OS光开关板（4）通过通道输出光纤（21）将光信号输出到接口法兰（19），外部再连接光缆或传感器。

7、按照权利要求1所说的嵌入式光纤光栅解调主机，其特征在于：所述模拟量板（6）、开关量板（8）、控制量板（7）是整个主机功能扩展部分板卡，该系列板卡长205.67mm，宽144.45mm，板卡配置有64线标准接插件接口（12），工作时和母板（11）接插件接口连接。