CN105933067A - 一种基于海底信号传输的光电转换装置 - Google Patents

一种基于海底信号传输的光电转换装置 Download PDF

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陈燕虎
金健安
黄东华
林天培
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Zhejiang University ZJU
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    • 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
    • H04B10/29—Repeaters

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Abstract

本发明公开了一种基于海底信号传输的光电转换装置，包括抗压壳体，在抗压壳体上密封嵌装有光纤接头和电路接头，所述电路接头中包括电信号引脚和电源引脚，在抗压壳体内设有连接在光纤接头和电信号引脚之间的光电转换模块以及为该光电转换模块供电的电压转换模块，该电压转换模块的输入端与所述电源引脚连接。本发明通过中继器实现了海底信号的光电转换，与现有的采用昂贵的光电混合湿插拔接头连接海底观测网各装置相比，极大地节约了接头的成本，采用成本相对便宜的电湿插拔接头连接中继器代替即可实现相同功能。

Description

一种基于海底信号传输的光电转换装置
技术领域
本发明属于海底观测领域，具体涉及一种基于海底信号传输光电转换的水下组网线缆中继器。
背景技术
传统的海洋观测手段有科考船、水下机器人、离线式观测设备等，但这些都难以满足日益增长的海洋科学研究和发展需求。为此，近十年来，欧美、日本等国家和地区相继研究和发展缆系海底观测网。海底观测网因具有较强的连续电能供给能力和高带宽通信能力，可提供一种长期的、连续的、实时的、原位观测的海洋科学研究手段。
而具有辽阔海洋面积的我国的缆系海底观测网技术非常薄弱，近几年才开始发展，大大制约了我国海洋科学事业的发展，研究缆系海底观测网关键技术具有极大的科学意义和广泛的应用前景。
缆系海底观测网因其强大的电力供给能力和超高的数据传输速率成为近十年来的研究热点。
其基本思想就是：将海底或者海洋的观测仪器和设备，通过海缆连接起来，并与陆地上的电网和信息网有机结合，从而实现了陆地观测延伸到海洋深处。
现有技术中光电混合湿插拔接头结构复杂，价格昂贵，不宜推广。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，并提供一种基于海底信号传输光电转换的水下组网线缆中继器。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于海底信号传输的光电转换装置，包括抗压壳体，在抗压壳体上密封嵌装有光纤接头和电路接头，所述电路接头中包括电信号引脚和电源引脚，在抗压壳体内设有连接在光纤接头和电信号引脚之间的光电转换模块以及为该光电转换模块供电的电压转换模块，该电压转换模块的输入端与所述电源引脚连接。
本发明用于水下组网线缆的光电转换装置(即中继器)实现了水下光电信号之间的转换。由于电信号的传输距离较短，无法满足构建海底观测网的实际需要，通过本发明的中继器，可以将起始端电信号转换为光信号，通过光电混合线缆传输电能及信号，再在另一端将光信号通过中继器转换为电信号，大大提高的水下信号的传输速率与传输距离，极大地降低了技术制造成本，该中继器为缆系海底观测网建立的关键技术之一。
本发明的电信号引脚和电源引脚可以理解为导线、插针等可以实现电路连接的各类器件，为了减少安全隐患和泄露点，本发明将用于电路连接的电信号引脚和电源引脚整合在同一接头内。就电路接头本身而言，可以采用现有的多芯接头。
本发明的电压转换模块用于将海底供电缆的高压直流转换为光电转换模块所需的5V直流电。
目前我国海底观测网采用高压直流供电，光电转换模块所需的电源电压为5V直流电，本发明根据功率、电流等相关参数要求选择合适的DC/DC转换模块。由于供电端的电压波动，可利用相应的稳压电路来稳定输入端高压，提高中继器的工作稳定性与寿命。
作为优选，所述抗压壳体包括圆筒体以及密封安装在圆筒体轴向两端开口的端盖，所述光纤接头和电路接头安装在对应侧的端盖上。
为了安装光纤接头和电路接头，所述端盖上开设有通孔，所述光纤接头和电路接头密封嵌装在对应的通孔中。
所述端盖与圆筒体轴向端面抵靠，端盖与圆筒体之间通过螺栓固定。螺栓贯穿端盖自圆筒体轴向端面伸入圆筒体侧壁中。
圆筒体具有较好的抗压力学性能，为了进一步提高圆筒体内腔的密封性，作为优选，所述端盖具有延伸入圆筒体内的凸台，凸台的周缘与圆筒体内壁贴紧，且在贴合部位设有密封圈。本发明抗压壳体承受的压力为水深2000米以上。
作为进一步的优选，所述端盖背向圆筒体一侧为外凸的弧面，抗压壳体整体上为胶囊状，两端没有棱角，抗压性也进一步提高。
作为优选，所述抗压壳体内设有固定支架，所述光电转换模块以及电压转换模块安装在该固定支架上。
利用固定支架合理安排可以光电转换模块以及电压转换模块的空间位置，使得中继器的总体的尺寸足够小。
本发明通过中继器实现了海底信号的光电转换，与现有的采用昂贵的光电混合湿插拔接头连接海底观测网各装置相比，极大地节约了接头的成本，采用成本相对便宜的电湿插拔接头连接中继器代替即可实现相同功能。具有的有益效果如下：
短距离采用电信号传输，之后将电信号与光信号相互转换，每两个海底观测装置之间采用两个即一套中继器即实现了海底信号的快速、远距离传输，极大地节约了成本，对于我国的缆系海底观测网的建立具有极高的经济效益。
采用了合理的电路设计，使得中继器能长期处于稳定的工作环境，具有极高的稳定性与可靠性，使用寿命长。
通过系列的理论计算与实验数据支持，发明的中继器具有良好的抗压性、抗腐蚀性、密封性和散热性，安装方便，维修容易，具有极高的实用价值。
附图说明
图1为本发明光电转换装置的内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
参照附图，本实施例光电转换装置包括抗压壳体，抗压壳体包括圆筒体2以及密封安装在圆筒体轴向两端开口的左侧端盖1和右侧端盖5，左侧端盖1和右侧端盖5与圆筒体2对应侧轴向端面抵靠并通过螺栓固定，螺栓贯穿对应的端盖自圆筒体轴向端面伸入圆筒体侧壁中。
为了进一步提高圆筒体内腔的密封性，左侧端盖1和右侧端盖5具有延伸入圆筒体2内的凸台，凸台的周缘与圆筒体2的内壁贴紧，且在贴合部位设有密封圈，图中可见左侧端盖1和右侧端盖5上各有两道密封圈，用来防止海水进入；本发明抗压壳体材质采用1Cr17Ni2，圆筒体厚度4mm，左侧端盖和右侧端盖可略厚，例如10～30mm，总体上可以承受海底2000米深度的压力。
左侧端盖1和右侧端盖5上开设有通孔，光纤接头8和电路接头6密封嵌装在对应的通孔中。
本实施例的光纤接头8和电路接头6分别采用subconn光纤接头和subconn 12芯接头。
抗压壳体内设有固定支架4，固定支架4上安装有光电转换模块3以及为该光电转换模块3供电的电压转换模块7，电压转换模块7的输入端也与与电路接头6连接。
电压转换模块7用于将海底供电缆的高压直流转换为光电转换模块所需的5V直流电，光电转换模块3用于实现光电信号的相互转换。
本发明用于水下组网线缆的光电转换装置实现了水下光电信号之间的转换。可以将起始端电信号转换为光信号，通过光电混合线缆传输电能及信号，再在另一端将光信号通过中继器转换为电信号，大大提高的水下信号的传输速率与传输距离。

Claims (6)

1.一种基于海底信号传输的光电转换装置，其特征在于，包括抗压壳体，在抗压壳体上密封嵌装有光纤接头和电路接头，所述电路接头中包括电信号引脚和电源引脚，在抗压壳体内设有连接在光纤接头和电信号引脚之间的光电转换模块以及为该光电转换模块供电的电压转换模块，该电压转换模块的输入端与所述电源引脚连接。
2.如权利要求1所述的基于海底信号传输的光电转换装置，其特征在于，所述抗压壳体包括圆筒体以及密封安装在圆筒体轴向两端开口的端盖，所述光纤接头和电路接头安装在对应侧的端盖上。
3.如权利要求2所述的基于海底信号传输的光电转换装置，其特征在于，所述端盖上开设有通孔，所述光纤接头和电路接头密封嵌装在对应的通孔中。
4.如权利要求3所述的基于海底信号传输的光电转换装置，其特征在于，所述端盖与圆筒体轴向端面抵靠，端盖与圆筒体之间通过螺栓固定。螺栓贯穿端盖自圆筒体轴向端面伸入圆筒体侧壁中。
5.如权利要求4所述的基于海底信号传输的光电转换装置，其特征在于，所述端盖具有延伸入圆筒体内的凸台，凸台的周缘与圆筒体内壁贴紧，且在贴合部位设有密封圈。
6.如权利要求5所述的基于海底信号传输的光电转换装置，其特征在于，所述抗压壳体内设有固定支架，所述光电转换模块以及电压转换模块安装在该固定支架上。
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