專利名稱：一種基于光纖的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種基于光纖的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備，應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域中溫度檢測(cè)遠(yuǎn)距離傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的工業(yè)用熱電偶溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)后，如需傳輸?shù)竭h(yuǎn)端檢測(cè)設(shè)備中，大多使用補(bǔ)償導(dǎo)線，補(bǔ)償導(dǎo)線價(jià)格昂貴，環(huán)境承受能力差。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有的工業(yè)用熱電偶溫度傳感器將溫度轉(zhuǎn)化為模擬電信號(hào)后，傳輸?shù)竭h(yuǎn)端檢測(cè)設(shè)備，使用補(bǔ)償導(dǎo)線，而補(bǔ)償導(dǎo)線價(jià)格昂貴，環(huán)境承受能力差的缺點(diǎn)，提供一種基于光纖的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種基于光纖的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備，包括放大電路、模數(shù)變換、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、激光器驅(qū)動(dòng)電路、半導(dǎo)體激光器、光纖耦合器、光纖、激光探測(cè)器、數(shù)模變換，其特征在于熱電偶1與放大電路4輸入端相連，放大電路4輸出端與A/D變換電路5輸入端相連，A/D變換電路5輸出端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6相連接，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6與激光器驅(qū)動(dòng)電路7輸入端相連，激光器驅(qū)動(dòng)電路7輸出端與半導(dǎo)體激光器8相連，半導(dǎo)體激光器8輸出激光由光纖耦合器9耦合到光纖10，光纖10另一端與光纖耦合器11相連，將光耦合到光電探測(cè)器12，激光探測(cè)器12與數(shù)字信號(hào)再生電路13輸入端相連，數(shù)字信號(hào)再生電路13輸出端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14相連接，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14將數(shù)據(jù)送入D/A變換電路15，D/A變換電路15輸出端與輸出驅(qū)動(dòng)電路16相連。
熱電偶1經(jīng)前置放大電路2后與A/D變換電路5之間可插入多路復(fù)用電路3。
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14可連接多個(gè)D/A變換電路15和輸出驅(qū)動(dòng)電路16。
計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以采用通用CPU、單片機(jī)、DSP或PLD代替實(shí)現(xiàn)。
當(dāng)與可接收數(shù)字信號(hào)檢測(cè)設(shè)備相連接時(shí)，可去掉D/A變換電路(15)之中的D/A變換和輸出驅(qū)動(dòng)電路(16)，直接輸出數(shù)字信號(hào)。
各熱電偶1輸出的電信號(hào)經(jīng)前置放大電路2后連接到多路復(fù)用電路3的輸入端，由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6控制多路復(fù)用電路3選取一路輸入信號(hào)送入主放大器4放大后，經(jīng)A/D變換5轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)即數(shù)據(jù)送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6后，附加前述與選取熱電偶1輸出信號(hào)相對(duì)應(yīng)的地址送激光器驅(qū)動(dòng)電路7的輸入端，經(jīng)激光器驅(qū)動(dòng)電路7驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器8轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，半導(dǎo)體激光器8發(fā)出的光信號(hào)由光纖耦合器9耦合到光纖10中，由光纖10傳送到遠(yuǎn)端，在遠(yuǎn)端即光纖的另一端又由光纖耦合器11將光纖中的光信號(hào)耦合到激光探測(cè)器12中轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，此電信號(hào)經(jīng)數(shù)字信號(hào)再生電路13還原為與發(fā)送端相同的數(shù)字信號(hào)，并送入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14分別取出數(shù)據(jù)與地址。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14根據(jù)地址將數(shù)據(jù)送入相應(yīng)的D/A變換電路15，由D/A變換電路15將數(shù)據(jù)變換為模擬信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路16處理，還原為與對(duì)應(yīng)的熱電偶輸出的相同模擬信號(hào)，并對(duì)外輸出供檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)。
本實(shí)用新型將電信領(lǐng)域中業(yè)已成熟的數(shù)字光纖通信技術(shù)引入工業(yè)控制領(lǐng)域中溫度檢測(cè)遠(yuǎn)距傳輸系統(tǒng)，采用巡回檢測(cè)，多路復(fù)用，并充分利用光纖的優(yōu)點(diǎn)，解決補(bǔ)償導(dǎo)線帶來的設(shè)備成本高，以及環(huán)境承受能力差等問題，同時(shí)提高測(cè)量精度。
本實(shí)用新型解決溫度模擬量的傳輸問題。從而徹底解決補(bǔ)償導(dǎo)線帶來的各種不良問題。巡回檢測(cè)、多路復(fù)用、光纖傳輸?shù)膽?yīng)用，既解決了工業(yè)溫度檢測(cè)設(shè)備成本高的問題，同時(shí)也解決了傳輸系統(tǒng)抗干擾、隔離等問題，遠(yuǎn)距傳輸可大于100公里。由于直接從熱電偶的輸出端開始模數(shù)變換，以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了傳輸系統(tǒng)引入的誤差，從而提高測(cè)量的精度。
本實(shí)用新型發(fā)明可應(yīng)用于新設(shè)計(jì)的工業(yè)溫度檢測(cè)控制設(shè)備中，也可用于老設(shè)備的技術(shù)改造，既能提高設(shè)備的性能，又能為國(guó)家節(jié)省大量的設(shè)備改造資金及外匯。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例數(shù)據(jù)發(fā)送端電路框圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例數(shù)據(jù)接收端電路框圖。
圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例數(shù)據(jù)發(fā)送端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序流程框圖。
圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例數(shù)據(jù)接收端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)程序流程框圖。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
圖1工作過程如下熱電偶1轉(zhuǎn)化的模擬電信號(hào)直接輸入前置放大器2中放大。前置放大器2的輸出與多路復(fù)用電路3的輸入端相連，多路復(fù)用電路3有多個(gè)輸入端，只有一個(gè)輸出端，它能根據(jù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6發(fā)出的控制信號(hào)選擇某一路輸入與輸出端相連，而其它各路則斷開。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6對(duì)多路復(fù)用電路3發(fā)出的控制信號(hào)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6內(nèi)被標(biāo)注為地址，此地址與多路復(fù)用電路3中的各路開關(guān)相對(duì)應(yīng)，也即與各路熱電偶1相對(duì)應(yīng)，從而在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6內(nèi)也就標(biāo)注了各路熱電偶1，也為數(shù)據(jù)接收電路識(shí)別各路熱電偶1信號(hào)數(shù)據(jù)打下了基礎(chǔ)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6的控制下，多路復(fù)用電路3的某一路輸入端與輸出端相連，經(jīng)主放大電路4放大，主放大電路4的作用是將模擬信號(hào)放大到符合A/D變換電路5所界定的輸入信號(hào)電平范圍內(nèi)，以便A/D變換電路5將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6在對(duì)多路復(fù)用電路3發(fā)出的控制信號(hào)的后，啟動(dòng)A/D變換電路5將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)，此數(shù)字信號(hào)代表了熱電偶1的輸出模擬電信號(hào)，故稱數(shù)據(jù)。A/D變換電路5將模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)后由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6讀取數(shù)據(jù)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6內(nèi)，將數(shù)據(jù)附上相應(yīng)的地址并打包，送激光器驅(qū)動(dòng)電路7，經(jīng)激光器驅(qū)動(dòng)電路7驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體激光器8將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)，此光信號(hào)由光纖耦合器9耦合到光纖10中進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸。到此完成模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的變換及發(fā)送。
圖2工作過程如下由光纖10傳來的光信號(hào)經(jīng)光纖耦合器11耦合到激光探測(cè)器12中，由激光探測(cè)器12將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并送入數(shù)字信號(hào)再生電路13中，恢復(fù)為數(shù)字信號(hào)，再送到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14從中取出數(shù)據(jù)、地址，并根據(jù)地址將數(shù)據(jù)送入相應(yīng)的D/A變換電路15中，然后啟動(dòng)D/A變換將數(shù)字信號(hào)即數(shù)據(jù)變換為模擬信號(hào)，送入輸出驅(qū)動(dòng)電路16中，驅(qū)動(dòng)電路16將模擬信號(hào)處理為與圖1中熱電偶1相同的模擬信號(hào)輸出，供檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)。至此，完成數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的接收及變換。
圖3工作過程如下程序開始，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)6初始化，設(shè)置地址變量21，輸出地址，打開多路復(fù)用電路3，選擇一路熱電偶信號(hào)輸出22，啟動(dòng)A/D變換電路5進(jìn)行模數(shù)變換23，等待A/D變換電路5轉(zhuǎn)換結(jié)束24，讀取A/D變換的結(jié)果即數(shù)據(jù)25，將地址和數(shù)據(jù)打包發(fā)送到激光器驅(qū)動(dòng)電路7輸入端，傳輸?shù)竭h(yuǎn)端26，將地址變量加1，以便傳輸下一路信號(hào)，實(shí)現(xiàn)巡回檢測(cè)27。判斷剛才傳輸?shù)氖遣皇亲詈笠宦?8，若不是，繼續(xù)檢測(cè)傳輸下一路，若是，則將地址變量復(fù)位29。下次檢測(cè)傳輸?shù)谝宦沸盘?hào)，并重復(fù)上述過程，完成多路復(fù)用功能。
圖4工作過程如下程序開始，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)14初始化31，從數(shù)字信號(hào)再生電路13接收數(shù)據(jù)包，并從中解析出地址和數(shù)據(jù)32，將數(shù)據(jù)按解析出的地址發(fā)送給對(duì)應(yīng)的D/A電路15中鎖存33，通過D/A變換電路15變換為模擬信號(hào)，供驅(qū)動(dòng)電路16處理，還原為與對(duì)應(yīng)的熱電偶輸出的相同模擬信號(hào)，從數(shù)字信號(hào)再生電路13接收數(shù)據(jù)包開始重復(fù)上述過程，完成多路解復(fù)用功能。
本實(shí)用新型可用兩片單片機(jī)分別構(gòu)成數(shù)據(jù)發(fā)送端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接收端計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，用高精度的A/D，D/A變換芯片分別完成模數(shù)與數(shù)模變換。激光器與激光探測(cè)器可采用在光通信領(lǐng)域中廣泛使用的半導(dǎo)體激光器及探測(cè)器。如傳輸距離大于2公里，采用單模光纖；如小于2公里，采用多模光纖。多路復(fù)用電路可采用模擬開關(guān)，各放大電路，驅(qū)動(dòng)電路采用高精度運(yùn)算放大器即可實(shí)現(xiàn)。
實(shí)施本實(shí)用新型的電路可靈活多樣，而所需之元器件并無特別之處。
權(quán)利要求1.一種基于光纖的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備，包括放大電路、模數(shù)變換電路、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、激光器驅(qū)動(dòng)電路、半導(dǎo)體激光器、光纖耦合器、光纖、激光探測(cè)器、數(shù)模變換電路，其特征在于熱電偶(1)與放大電路(4)輸入端相連，放大電路(4)輸出端與A/D變換電路(5)輸入端相連，A/D變換電路(5)輸出端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(6)相連接，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(6)與激光器驅(qū)動(dòng)電路(7)輸入端相連，激光器驅(qū)動(dòng)電路(7)輸出端與半導(dǎo)體激光器(8)相連，半導(dǎo)體激光器(8)輸出激光由光纖耦合器(9)耦合到光纖(10)，光纖(10)另一端與光纖耦合器(11)相連，將光耦合到激光探測(cè)器(12)，激光探測(cè)器(12)與數(shù)字信號(hào)再生電路(13)輸入端相連，數(shù)字信號(hào)再生電路(13)輸出端與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(14)相連接，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(14)將數(shù)據(jù)送入D/A變換電路(15)，D/A變換電路(15)輸出端與輸出驅(qū)動(dòng)電路(16)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備，其特征在于在熱電偶(1)與A/D變換電路(5)之間可插入多路復(fù)用電路(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備，其特征在于在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(14)可連接多個(gè)D/A變換電路(15)和輸出驅(qū)動(dòng)電路(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備，其特征在于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以采用通用CPU、單片機(jī)、DSP或PLD代替實(shí)現(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備，其特征在于當(dāng)與可接收數(shù)字信號(hào)檢測(cè)設(shè)備相連接時(shí)，則可去掉D/A變換電路(15)之中的D/A變換和輸出驅(qū)動(dòng)電路(16)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種基于光纖的溫度檢測(cè)遠(yuǎn)程數(shù)字傳輸設(shè)備，包括放大電路、模數(shù)變換、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、激光器驅(qū)動(dòng)電路、半導(dǎo)體激光器、光纖耦合器、光纖、激光探測(cè)器、數(shù)模變換電路，經(jīng)模數(shù)和數(shù)模變換，通過計(jì)算機(jī)，采用巡回檢測(cè)，多路復(fù)用，并充分利用光纖的優(yōu)點(diǎn)，解決補(bǔ)償導(dǎo)線帶來的設(shè)備成本高，以及環(huán)境承受能力差等問題，同時(shí)提高測(cè)量精度。
文檔編號(hào)H04L29/00GK2571077SQ0227924
公開日2003年9月3日 申請(qǐng)日期2002年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月20日
發(fā)明者肖登侯, 曹中祥 申請(qǐng)人:肖登侯, 曹中祥