CN2571077Y - 一种基于光纤的温度检测远程数字传输设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于光纤的温度检测远程数字传输设备，包括放大电路、模数变换、计算机系统、激光器驱动电路、半导体激光器、光纤耦合器、光纤、激光探测器、数模变换电路，经模数和数模变换，通过计算机，采用巡回检测，多路复用，并充分利用光纤的优点，解决补偿导线带来的设备成本高，以及环境承受能力差等问题，同时提高测量精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于光纤的温度检测远程数字传输设备，应用于工业控制领域中温度检测远距离传输系统。
背景技术
现有的工业用热电偶温度传感器将温度转化为模拟电信号后，如需传输到远端检测设备中，大多使用补偿导线，补偿导线价格昂贵，环境承受能力差。
发明内容
本实用新型的发明目的是为了克服现有的工业用热电偶温度传感器将温度转化为模拟电信号后，传输到远端检测设备，使用补偿导线，而补偿导线价格昂贵，环境承受能力差的缺点，提供一种基于光纤的温度检测远程数字传输设备。
本实用新型的技术方案为：一种基于光纤的温度检测远程数字传输设备，包括放大电路、模数变换、计算机系统、激光器驱动电路、半导体激光器、光纤耦合器、光纤、激光探测器、数模变换，其特征在于：热电偶1与放大电路4输入端相连，放大电路4输出端与A/D变换电路5输入端相连，A/D变换电路5输出端与计算机系统6相连接，计算机系统6与激光器驱动电路7输入端相连，激光器驱动电路7输出端与半导体激光器8相连，半导体激光器8输出激光由光纤耦合器9耦合到光纤10，光纤10另一端与光纤耦合器11相连，将光耦合到光电探测器12，激光探测器12与数字信号再生电路13输入端相连，数字信号再生电路13输出端与计算机系统14相连接，计算机系统14将数据送入D/A变换电路15，D/A变换电路15输出端与输出驱动电路16相连。
热电偶1经前置放大电路2后与A/D变换电路5之间可插入多路复用电路3。
在计算机系统14可连接多个D/A变换电路15和输出驱动电路16。
计算机系统可以采用通用CPU、单片机、DSP或PLD代替实现。
当与可接收数字信号检测设备相连接时，可去掉D/A变换电路(15)之中的D/A变换和输出驱动电路(16)，直接输出数字信号。
各热电偶1输出的电信号经前置放大电路2后连接到多路复用电路3的输入端，由计算机系统6控制多路复用电路3选取一路输入信号送入主放大器4放大后，经A/D变换5转化成数字信号，该数字信号即数据送入计算机系统6后，附加前述与选取热电偶1输出信号相对应的地址送激光器驱动电路7的输入端，经激光器驱动电路7驱动半导体激光器8转换成光信号，半导体激光器8发出的光信号由光纤耦合器9耦合到光纤10中，由光纤10传送到远端，在远端即光纤的另一端又由光纤耦合器11将光纤中的光信号耦合到激光探测器12中转换成电信号，此电信号经数字信号再生电路13还原为与发送端相同的数字信号，并送入计算机系统14分别取出数据与地址。计算机系统14根据地址将数据送入相应的D/A变换电路15，由D/A变换电路15将数据变换为模拟信号，经驱动电路16处理，还原为与对应的热电偶输出的相同模拟信号，并对外输出供检测设备检测。
本实用新型将电信领域中业已成熟的数字光纤通信技术引入工业控制领域中温度检测远距传输系统，采用巡回检测，多路复用，并充分利用光纤的优点，解决补偿导线带来的设备成本高，以及环境承受能力差等问题，同时提高测量精度。
本实用新型解决温度模拟量的传输问题。从而彻底解决补偿导线带来的各种不良问题。巡回检测、多路复用、光纤传输的应用，既解决了工业温度检测设备成本高的问题，同时也解决了传输系统抗干扰、隔离等问题，远距传输可大于100公里。由于直接从热电偶的输出端开始模数变换，以及计算机技术的应用，大大降低了传输系统引入的误差，从而提高测量的精度。
本实用新型发明可应用于新设计的工业温度检测控制设备中，也可用于老设备的技术改造，既能提高设备的性能，又能为国家节省大量的设备改造资金及外汇。
附图说明
图1为本实用新型实施例数据发送端电路框图。
图2为本实用新型实施例数据接收端电路框图。
图3为本实用新型实施例数据发送端计算机系统程序流程框图。
图4为本实用新型实施例数据接收端计算机系统程序流程框图。
具体实施方式
结合附图对本实用新型作进一步描述。
图1工作过程如下：热电偶1转化的模拟电信号直接输入前置放大器2中放大。前置放大器2的输出与多路复用电路3的输入端相连，多路复用电路3有多个输入端，只有一个输出端，它能根据计算机系统6发出的控制信号选择某一路输入与输出端相连，而其它各路则断开。计算机系统6对多路复用电路3发出的控制信号在计算机系统6内被标注为地址，此地址与多路复用电路3中的各路开关相对应，也即与各路热电偶1相对应，从而在计算机系统6内也就标注了各路热电偶1，也为数据接收电路识别各路热电偶1信号数据打下了基础。在计算机系统6的控制下，多路复用电路3的某一路输入端与输出端相连，经主放大电路4放大，主放大电路4的作用是将模拟信号放大到符合A/D变换电路5所界定的输入信号电平范围内，以便A/D变换电路5将模拟信号变换为数字信号。计算机系统6在对多路复用电路3发出的控制信号的后，启动A/D变换电路5将模拟信号变换为数字信号，此数字信号代表了热电偶1的输出模拟电信号，故称数据。A/D变换电路5将模拟信号变换为数字信号后由计算机系统6读取数据。在计算机系统6内，将数据附上相应的地址并打包，送激光器驱动电路7，经激光器驱动电路7驱动半导体激光器8将电信号转化为光信号，此光信号由光纤耦合器9耦合到光纤10中进行远距离传输。到此完成模拟信号到数字信号的变换及发送。
图2工作过程如下：由光纤10传来的光信号经光纤耦合器11耦合到激光探测器12中，由激光探测器12将光信号转化为电信号并送入数字信号再生电路13中，恢复为数字信号，再送到计算机系统14中，计算机系统14从中取出数据、地址，并根据地址将数据送入相应的D/A变换电路15中，然后启动D/A变换将数字信号即数据变换为模拟信号，送入输出驱动电路16中，驱动电路16将模拟信号处理为与图1中热电偶1相同的模拟信号输出，供检测设备检测。至此，完成数字信号到模拟信号的接收及变换。
图3工作过程如下：程序开始，对计算机系统6初始化，设置地址变量21，输出地址，打开多路复用电路3，选择一路热电偶信号输出22，启动A/D变换电路5进行模数变换23，等待A/D变换电路5转换结束24，读取A/D变换的结果即数据25，将地址和数据打包发送到激光器驱动电路7输入端，传输到远端26，将地址变量加1，以便传输下一路信号，实现巡回检测27。判断刚才传输的是不是最后一路28，若不是，继续检测传输下一路，若是，则将地址变量复位29。下次检测传输第一路信号，并重复上述过程，完成多路复用功能。
图4工作过程如下：程序开始，对计算机系统14初始化31，从数字信号再生电路13接收数据包，并从中解析出地址和数据32，将数据按解析出的地址发送给对应的D/A电路15中锁存33，通过D/A变换电路15变换为模拟信号，供驱动电路16处理，还原为与对应的热电偶输出的相同模拟信号，从数字信号再生电路13接收数据包开始重复上述过程，完成多路解复用功能。
本实用新型可用两片单片机分别构成数据发送端计算机系统和数据接收端计算机系统，用高精度的A/D，D/A变换芯片分别完成模数与数模变换。激光器与激光探测器可采用在光通信领域中广泛使用的半导体激光器及探测器。如传输距离大于2公里，采用单模光纤；如小于2公里，采用多模光纤。多路复用电路可采用模拟开关，各放大电路，驱动电路采用高精度运算放大器即可实现。
实施本实用新型的电路可灵活多样，而所需之元器件并无特别之处。
Claims (5)
1、一种基于光纤的温度检测远程数字传输设备，包括放大电路、模数变换电路、计算机系统、激光器驱动电路、半导体激光器、光纤耦合器、光纤、激光探测器、数模变换电路，其特征在于：热电偶(1)与放大电路(4)输入端相连，放大电路(4)输出端与A/D变换电路(5)输入端相连，A/D变换电路(5)输出端与计算机系统(6)相连接，计算机系统(6)与激光器驱动电路(7)输入端相连，激光器驱动电路(7)输出端与半导体激光器(8)相连，半导体激光器(8)输出激光由光纤耦合器(9)耦合到光纤(10)，光纤(10)另一端与光纤耦合器(11)相连，将光耦合到激光探测器(12)，激光探测器(12)与数字信号再生电路(13)输入端相连，数字信号再生电路(13)输出端与计算机系统(14)相连接，计算机系统(14)将数据送入D/A变换电路(15)，D/A变换电路(15)输出端与输出驱动电路(16)相连。
2、根据权利要求1所述的温度检测远程数字传输设备，其特征在于在热电偶(1)与A/D变换电路(5)之间可插入多路复用电路(3)。
3、根据权利要求2所述的温度检测远程数字传输设备，其特征在于在计算机系统(14)可连接多个D/A变换电路(15)和输出驱动电路(16)。
4、根据权利要求1所述的温度检测远程数字传输设备，其特征在于计算机系统可以采用通用CPU、单片机、DSP或PLD代替实现。
5、根据权利要求1所述的温度检测远程数字传输设备，其特征在于当与可接收数字信号检测设备相连接时，则可去掉D/A变换电路(15)之中的D/A变换和输出驱动电路(16)。
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2002
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