RU2649079C1 - Multi-channel fiber optic system for synchronous starting of recorders - Google Patents
Multi-channel fiber optic system for synchronous starting of recorders Download PDFInfo
- Publication number
- RU2649079C1 RU2649079C1 RU2017101378A RU2017101378A RU2649079C1 RU 2649079 C1 RU2649079 C1 RU 2649079C1 RU 2017101378 A RU2017101378 A RU 2017101378A RU 2017101378 A RU2017101378 A RU 2017101378A RU 2649079 C1 RU2649079 C1 RU 2649079C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- optical
- recorders
- transmitting unit
- subnanosecond
- receiving unit
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title abstract description 11
- 239000000835 fiber Substances 0.000 title abstract description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 43
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000036039 immunity Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/10—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for switching-in of additional or auxiliary indicators or recorders
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
- H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
- H04B10/2587—Arrangements specific to fibre transmission using a single light source for multiple stations
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области регистрации импульсных сигналов, а именно к многоканальным системам регистрации электрических параметров электрофизических установок, например, ускорителей электронов.The invention relates to the field of registration of pulse signals, namely to multi-channel systems for recording electrical parameters of electrophysical installations, for example, electron accelerators.
Для контроля работы электрофизической установки требуется синхронизированная регистрация электрических сигналов с пространственно разнесенных датчиков, подверженных воздействию электромагнитных помех. Поэтому необходимо обеспечить помехоустойчивый синхронный запуск регистраторов (осциллографов). Для обеспечения помехоустойчивости применяют волоконно-оптическую связь.To control the operation of an electrophysical installation, synchronized registration of electrical signals from spatially separated sensors subject to electromagnetic interference is required. Therefore, it is necessary to provide noise-free synchronous start-up of recorders (oscilloscopes). To ensure noise immunity, fiber optic communication is used.
Известно многоканальное волоконно-оптическое устройство для синхронного запуска осциллографов (см. патент CN №102072979 от 26.10.2010, Multi-point synchronous triggering system and method in VFTO (Very Fast Transient Overvoltage) measurement, опубликован 25.05.2011), содержащее передающий блок, включающий в себя один формирователь электрических импульсов на основе транзистора, подключенный к нескольким оптическим передатчикам на основе светодиодов, соединенным параллельно, фотоэлектрические приемники и регистраторы, причем каждый фотоэлектрический приемник соединен с передающим блоком оптическим волокном. Разветвление производится на выходе общего для всех светодиодов формирователя электрических импульсов.A multi-channel fiber-optic device for synchronously triggering oscilloscopes is known (see CN patent No. 102072979 dated 10.26.2010, Multi-point synchronous triggering system and method in VFTO (Very Fast Transient Overvoltage) measurement, published May 25, 2011), comprising a transmitting unit, including one transistor-based electrical pulse generator connected to several LED-based optical transmitters connected in parallel, photoelectric receivers and recorders, each photoelectric receiver connected to an optical transmitting unit im fiber. The branching is performed at the output of the common for all LEDs of the electric pulse shaper.
Недостатком данного многоканального волоконно-оптического устройства для синхронного запуска осциллографов является использование в составе оптических передатчиков светодиодов. имеющих ограниченное быстродействие (более 1,5 нс), зависящее от экземпляра светодиода и его температуры.The disadvantage of this multi-channel fiber-optic device for synchronous triggering of oscilloscopes is the use of LEDs in the optical transmitters. having limited speed (more than 1.5 ns), depending on the LED instance and its temperature.
Известна многоканальная волоконно-оптическая система для синхронного запуска регистраторов (патент на изобретение №2456547 от 18.03.2011. Многоканальная волоконно-оптическая система для синхронного запуска регистраторов, опубликован 20.07.2012). содержащая по крайней мере один канал, включающий передающий блок, приемный блок и регистратор, причем каждый приемный блок соединен с передающим блоком оптическим волокном одинаковой длины. Заявленная система содержит несколько формирователей электрических импульсов и несколько оптических передатчиков (по числу каналов). Каждый передающий блок выполняет функцию преобразования из электрического в оптический сигнал. Функция демультиплексирования происходит на входах передающих блоков. Каждый формирователь электрических импульсов соединен с соответствующим оптическим передатчиком, а каждый приемный блок включает в себя фотоэлектрический приемник. Оптические передатчики выполнены на основе светодиодов.Known multi-channel fiber optic system for synchronous triggering of recorders (patent for invention No. 2456547 dated 03/18/2011. Multi-channel fiber optic system for synchronous triggering of registrars, published on July 20, 2012). comprising at least one channel including a transmitting unit, a receiving unit and a recorder, each receiving unit being connected to the transmitting unit by an optical fiber of the same length. The claimed system contains several shapers of electric pulses and several optical transmitters (according to the number of channels). Each transmitting unit performs the function of converting from electrical to optical signal. The demultiplexing function occurs at the inputs of the transmitting units. Each electric pulse shaper is connected to a corresponding optical transmitter, and each receiving unit includes a photoelectric receiver. Optical transmitters are based on LEDs.
Недостатками данной многоканальной волоконно-оптической системы для синхронного запуска регистраторов является ограниченное быстродействие оптических передатчиков на основе светодиодов, а также то, что в системе демультиплексированные сигналы проходят в каждом канале дополнительный путь через формирователи передающих блоков, подвергаясь временным искажениям.The disadvantages of this multichannel fiber-optic system for synchronous triggering of recorders are the limited performance of LED-based optical transmitters, as well as the fact that demultiplexed signals in the system pass an additional path in each channel through the transmitters of the transmitting units, undergoing temporary distortions.
Задачей, решаемой заявляемым изобретением, является создание помехоустойчивой многоканальной волоконно-оптической системы для синхронного запуска регистраторов с минимальным разбросом момента срабатывания запуска регистраторов.The problem solved by the claimed invention is the creation of a noise-resistant multi-channel fiber-optic system for synchronous start of registrars with a minimum variation in the timing of the triggering of the start of the registrars.
Достигаемым техническим результатом заявляемого изобретения является обеспечение синхронности запуска регистраторов с субнаносекундной точностью за счет укорочения переднего фронта пускового импульса и высокой стабильности задержки в оптическом волокне. Кроме того, заявляемое изобретение дает возможность экономного использования технических средств в передающем блоке.Achievable technical result of the claimed invention is to ensure synchronization of the start of registrars with subnanosecond accuracy due to the shortening of the leading edge of the trigger pulse and high stability of the delay in the optical fiber. In addition, the claimed invention enables the economical use of technical means in the transmitting unit.
Для достижения технического результата в многоканальной волоконно-оптической системе для синхронного запуска регистраторов, содержащей передающий блок с формирователем электрических импульсов и оптическим передатчиком, приемные блоки и регистраторы, где каждый приемный блок соединен с передающим блоком оптическим волокном одинаковой длины, при этом передающий блок выполняет функцию преобразования из электрического в оптический сигнал, а каждый приемный блок, соединенный с соответствующим регистратором, включает в себя фотоэлектрический приемник, новым является то, что передающий блок включает в себя оптический разветвитель для мультиплексирования сигнала, при этом формирователь электрических импульсов, оптический передатчик, оптический разветвитель соединены между собой последовательно, причем оптический передатчик выполнен на основе суперлюминесцентного диода или полупроводникового лазера (устройства с использованием вынужденного излучения), формирователь электрических импульсов выполнен на основе спусковой схемы с субнаносекундным быстродействием, а фотоэлектрический приемник также имеет субнаносекундное быстродействие.To achieve a technical result in a multi-channel fiber-optic system for synchronously starting recorders, comprising a transmitting unit with an electric pulse generator and an optical transmitter, receiving units and recorders, where each receiving unit is connected to the transmitting unit by an optical fiber of the same length, while the transmitting unit performs the function conversion from electrical to optical signal, and each receiving unit connected to the corresponding registrar includes a photoelectric An optical receiver is new in that the transmitting unit includes an optical splitter for multiplexing the signal, while the electric pulse shaper, the optical transmitter, and the optical splitter are connected in series, the optical transmitter being made on the basis of a superluminescent diode or a semiconductor laser (devices using stimulated emission), the electric pulse shaper is made on the basis of a trigger circuit with subnanosecond speed, and The photoelectric receiver also has subnanosecond speed.
Использование волоконно-оптических линий связи гальванически изолирует регистраторы друг от друга. Использование одного формирователя с оптическим передатчиком на основе субнаносекундных (менее 1 нс) суперлюминесцентного диода или полупроводникового лазера вместо нескольких формирователей со светодиодными излучателями с быстродействием в единицы не позволяет экономить технические средства и уменьшить временной разброс момента срабатывания запуска регистраторов. Применение формирователя электрических импульсов, выполненного на основе спусковой схемы, например, на лавинном транзисторе позволяет сформировать субнаносекундный фронт токового импульса накачки излучателя (суперлюминесцентного диода или полупроводникового лазера). Для обеспечения преобразования оптического сигнала в электрический с субнаносекундным быстродействием в каждом приемном блоке фотоэлектрический приемник выполняется на основе быстродействующих PIN-фотодиодов.The use of fiber-optic communication lines galvanically isolates the recorders from each other. The use of a single shaper with an optical transmitter based on subnanosecond (less than 1 ns) superluminescent diode or a semiconductor laser instead of several shapers with LED emitters with a unit speed does not allow to save technical means and reduce the time spread of the moment the recorders start up. The use of an electric pulse shaper made on the basis of a trigger circuit, for example, on an avalanche transistor, makes it possible to form a subnanosecond front of the emitter pump current pulse (superluminescent diode or semiconductor laser). To ensure the conversion of an optical signal into an electric signal with subnanosecond speed in each receiving unit, the photoelectric receiver is based on high-speed PIN photodiodes.
Указанная совокупность существенных признаков позволяет запускать несколько регистраторов с разбросом менее 1 нс.This set of essential features allows you to run multiple registrars with a spread of less than 1 ns.
На Фиг. 1 приведена структурная схема многоканальной волоконно-оптической системы для синхронного запуска регистраторов, где:In FIG. 1 is a structural diagram of a multi-channel fiber-optic system for synchronously starting recorders, where:
1 - передающий блок;1 - transmitting unit;
2 - приемный блок;2 - receiving unit;
3 - регистратор;3 - registrar;
4 - оптическое волокно;4 - optical fiber;
5 - спусковая схема;5 - trigger circuit;
6 - оптический разветвитель;6 - optical splitter;
7 фотоэлектрический приемник;7 photoelectric receiver;
8 - PIN-фотодиод.8 - PIN photodiode.
На Фиг. 2 представлен вариант спусковой схемы передающего блока одного из каналов многоканальной волоконно-оптической системы для синхронного запуска регистраторов, где:In FIG. 2 shows a variant of the trigger circuit of a transmitting unit of one of the channels of a multichannel fiber-optic system for synchronously starting recorders, where:
9 - разделительно-дифференцирующий конденсатор;9 - separation-differentiating capacitor;
10 - разрядный резистор;10 - bit resistor;
11 - лавинный транзистор;11 - avalanche transistor;
12 - накопительный конденсатор;12 - storage capacitor;
13 - зарядный резистор;13 - charging resistor;
14 - оптический передатчик на основе суперлюминесцентного диода или полупроводникового лазера;14 - an optical transmitter based on a superluminescent diode or a semiconductor laser;
15 - оптический кабель.15 - optical cable.
Многоканальная волоконно-оптическая система для синхронного запуска регистраторов содержит передающий блок 1, приемные блоки 2 и регистраторы 3. Каждый приемный блок 1 соединен с передающим блоком 2 оптическим волокном 4 одинаковой длины. Передающий блок 1 выполняет функцию преобразования из электрического в оптический сигнал. Каждый приемный блок 2. соединенный с соответствующим регистратором 3, включает в себя фотоэлектрический приемник 7 на основе PIN-фотодиода 8. Передающий блок включает в себя один формирователь электрических импульсов на основе спусковой схемы 5, оптический передатчик 14 и оптический разветвитель 6, соединенные между собой последовательно при помощи оптического кабеля 15. Оптический передатчик 14 выполнен на основе суперлюминесцентного диода.A multi-channel fiber-optic system for synchronously starting recorders comprises a transmitting
Многоканальная волоконно-оптическая система для синхронного запуска регистраторов работает следующим образом (см. фиг. 1). На вход передающего блока 1 (см. фиг. 1) подается пусковой импульс, вызывающий срабатывание спусковой схемы 5. Спусковая схема 5 вырабатывает импульс тока с субнаносекундным фронтом, который идет на оптический передатчик 14. Световой сигнал от оптического передатчика через оптический кабель 15 поступает па вход оптического разветвителя 6, где демультиплексируется. Группа оптических сигналов с выхода разветвителя подается по персонализированным оптическим волокнам 4 на приемные блоки 2, где преобразуется в электрические сигналы, поступающие каждый на свой регистратор 3.A multi-channel fiber optic system for synchronously starting recorders works as follows (see Fig. 1). An input pulse is applied to the input of the transmitting unit 1 (see Fig. 1), which triggers the
В целях подтверждения осуществимости заявляемого объекта и достижения технического результата был изготовлен и испытан в лабораторных условиях двухканальный макет волоконно-оптической системы для синхронного запуска регистраторов (осциллограф LeCroy WM-8500A с полосой 5 ГГц), выполненный по приведенным на чертежах схемам.In order to confirm the feasibility of the claimed object and to achieve a technical result, a two-channel mock-up of a fiber-optic system for synchronous triggering of recorders (LeCroy WM-8500A oscilloscope with a band of 5 GHz) was made and tested in laboratory conditions, made according to the diagrams shown in the drawings.
Макет был собран с применением двух фотоэлектрических приемников 7 на основе PIN-фотодиодов 8 типа ФД271-Д с цепью обратного смешения 50 В. Оптический передатчик 14 был выполнен на основе суперлюминесцентного диода типа ИЛПН-301-1. Использовался оптический разветвитель CE-2-1x2-1.31-50/50-SC/SC; SC фирмы ООО «Оптед». Система собиралась с применением патчкордов 62,5 мкм ST/ST и переходов SC/ST. Спусковая схема - формирователь импульсов тока (от 0.7 до 1 А) субнаносекундной длительности была выполнена на лавинных транзисторах 11 типа BSY34 и служила для накачки суперлюминесцентного диода. Пусковой импульс подавался через разделительно-дифференцирующий конденсатор 9 на базу лавинного транзистора 11, вызывая лавинный пробой. Накопленный на конденсаторе 12 заряд коммутировался на суперлюминесцентный диод, генерируя в последнем импульсный ток с субнаносекундным фронтом. После прохождения импульса резисторы 10 и 13 возвращали схему (заряд на конденсаторах) в исходное состояние. Питание каждого приемного блока 2 осуществлялось от порта USB соответствующего регистратора 3.The layout was assembled using two
Проведенные испытания показали осуществимость заявляемого устройства, причем была достигнута синхронность запуска в 0,3 нс.The tests showed the feasibility of the claimed device, and was achieved synchronization start-up of 0.3 ns.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101378A RU2649079C1 (en) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | Multi-channel fiber optic system for synchronous starting of recorders |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017101378A RU2649079C1 (en) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | Multi-channel fiber optic system for synchronous starting of recorders |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2649079C1 true RU2649079C1 (en) | 2018-03-29 |
Family
ID=61867182
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017101378A RU2649079C1 (en) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | Multi-channel fiber optic system for synchronous starting of recorders |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2649079C1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2293341C2 (en) * | 2004-12-14 | 2007-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" | Multi-channel fiber-optic device for transferring and registration of one-time impulse electric signals |
CN102072979A (en) * | 2010-10-26 | 2011-05-25 | 清华大学 | Multi-point synchronous triggering system and method in VFTO (Very Fast Transient Overvoltage) measurement |
RU2456547C1 (en) * | 2011-03-18 | 2012-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Multichannel fibre-optic system for synchronous launching of recorders |
CN103151905A (en) * | 2013-02-05 | 2013-06-12 | 九江九整整流器有限公司 | Multiple thyristor synchronous optical pulse trigger circuit |
-
2017
- 2017-01-16 RU RU2017101378A patent/RU2649079C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2293341C2 (en) * | 2004-12-14 | 2007-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-исследовательский институт импульсной техники" | Multi-channel fiber-optic device for transferring and registration of one-time impulse electric signals |
CN102072979A (en) * | 2010-10-26 | 2011-05-25 | 清华大学 | Multi-point synchronous triggering system and method in VFTO (Very Fast Transient Overvoltage) measurement |
RU2456547C1 (en) * | 2011-03-18 | 2012-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Multichannel fibre-optic system for synchronous launching of recorders |
CN103151905A (en) * | 2013-02-05 | 2013-06-12 | 九江九整整流器有限公司 | Multiple thyristor synchronous optical pulse trigger circuit |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN1798006A (en) | Wavelength-division-multiplexed passive optical network | |
MX2021003173A (en) | Multi-channel lidar illumination driver. | |
EP2719094B1 (en) | Pon supervision using otdr measurements | |
US7505642B2 (en) | FBG sensor interrogation method using semiconductor optical amplifier in ring cavity configuration | |
KR101268115B1 (en) | Multi channel physical quantity high speed measuerment system of using optical spectrometer | |
RU2547662C1 (en) | Method of comparison of time scales and device for its implementation | |
CN104202084A (en) | Device and method for monitoring failures of time division multiplexing optical network link | |
US20150295659A1 (en) | Optical receiver, station-side optical network unit, and light reception level monitoring method | |
RU2649079C1 (en) | Multi-channel fiber optic system for synchronous starting of recorders | |
CN101322336A (en) | A method and device for generating an electrical signal with a wide band arbitrary waveform | |
CN104729549B (en) | The digital method of two-way chaos ring laser Distributed optical fiber sensor system | |
CN111006764B (en) | Method and system for improving signal-to-noise ratio of rapid terahertz spectrum system based on code modulation | |
US11942987B2 (en) | Methods, systems, apparatuses and media for measuring an optoelectronic device and/or a channel | |
RU2456547C1 (en) | Multichannel fibre-optic system for synchronous launching of recorders | |
JP5885467B2 (en) | Light reception level acquisition device, optical receiver, optical communication system, light reception level acquisition method, and program | |
US20070188363A1 (en) | Equivalent time asynchronous sampling arrangement | |
CN103780307A (en) | System and method for generating optical sampling pulse sequence | |
JP5574021B2 (en) | Waveform control device | |
WO2020109399A3 (en) | Device and method for measuring semiconductor-based light sources | |
CN113252088B (en) | Multi-wavelength distributed optical fiber sensing system and method | |
ATE458321T1 (en) | OPTICAL TIME MULTIPLEXING | |
CN109443591B (en) | Distributed optical fiber temperature measurement system | |
CN219392484U (en) | Multichannel time pulse output circuit and time frequency equipment | |
CN108054629A (en) | Pulse laser generator and method based on F-P | |
US20240295437A1 (en) | Optical Wavelength Measurement Apparatus and Method, Optical Wavelength Control Device, and Light Emitting System |