CN112558230B - 一种多通道分时复测光耦合装置与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多通道分时复测光耦合装置与使用方法，包括：方腔、方腔盖板、挡板、转轴、电机、轴承、支架、准直镜、准直镜转接座、一转多光纤、滤波片以及光信号接收转换装置；轴承安装在方腔和方腔盖板上，旋转快门通过螺钉锁紧在转轴上，方腔盖板和方腔通过螺钉、螺母锁紧密封，实现阻挡杂散光的功能；支架与方腔、方腔盖板之间固定连接，准直镜与准直镜转接座之间采用螺纹锁紧配合，然后再通过螺纹锁紧在方腔、方腔盖板上；方腔和方腔盖板为多组信号提供通道接口，同时也使得装置内部为一密闭的环境，减少其他杂散光对信号的影响；通过电机与轴承带动旋转快门进行旋转，选择对多组通道中某一组通道的打开，来实现该组信号的传输及其他组信号的阻断。

Description

一种多通道分时复测光耦合装置与使用方法

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其是一种多通道分时复测光耦合装置与使用方法。

背景技术

EAST-NBI(Experimental Advanced Superconducting Tokamak-Neutral BeamInjector)光谱诊断***由DSS束成分诊断***、红外温度计监测***、杂散Da监测***三部分组成。可分别完成束流束成分测量、托卡马克高场侧束斑中心温度监测与防护、中性束注入器漂移段束流再电离损失监测与防护三项功能。三套***均涉及到多组光信号的传输问题。

目前多组光信号传输主要是每组信号单独通过收光镜头传入光纤中，再到达接收装置的传感器上。每组信号之间的传输互不干扰，也就意味着需要多组相同的测量装置，但每组装置自身存在的差异性会增加实验的不确定性。

该结构主要缺点有：

(1)各组信号均为单独传输，前端收光镜头、光纤效率、接收端传感器可能均存在差异性问题，对结果比较会产生不可控的影响。

(2)多组光纤以及传感器会造成在***维护上的不便。

(3)由于需求的部件较多会产生较高的成本。

(4)不能实时选择通道测量，每组通道之间信号读取处理切换不方便。

发明内容

为了解决目前多组光信号检查时各组信号均为单独传输，前端收光镜头、光纤效率、接收端传感器可能均存在差异性问题、不能实时选择通道测量，每组通道之间信号读取处理切换不方便、多组光纤以及传感器会造成在***维护上的不便、由于需求的部件较多会产生较高的成本问题。本发明提供一种多通道分时复测光耦合装置与使用方法，用于解决目前传输方案上存在的前端收光镜头、光纤效率、接收端传感器可能均存在差异性问题；能够选择对多组通道中某一组通道的打开，来实现该组信号的传输及其他组信号的阻断。通过电机依次选择通道开启，可实现所有组通道的分时测量。可以多次反复对需求通道进行测量，增加实验的准确性。解决目前多组信号测量机构装置对空间需求较大的问题，减少了实验装置的数量需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种多通道分时复测光耦合装置，包括：方腔、方腔盖板、挡板、转轴、电机、轴承、支架、准直镜、准直镜转接座、一转多光纤、滤波片以及光信号接收转换装置；

轴承安装在方腔和方腔盖板上，转轴安装在轴承上，旋转快门通过螺钉锁紧在转轴上；电机安装在方腔上，电机与转轴之间用扁轴与槽进行配合，方腔盖板和方腔通过螺钉、螺母锁紧密封，实现阻挡杂散光的功能；支架与方腔、方腔盖板之间固定连接，准直镜与准直镜转接座之间采用螺纹锁紧配合，然后再通过螺纹锁紧在方腔、方腔盖板上；

方腔和方腔盖板为多组信号提供通道接口，同时也使得装置内部为一密闭的环境，减少其他杂散光对信号的影响；

通过电机与轴承带动旋转快门进行旋转，选择对多组通道中某一组通道的打开，来实现该组信号的传输及其他组信号的阻断；

通过电机依次选择通道开启，实现所有组通道的分时测量，准直镜转接座将准直镜安装连接到方腔和方腔盖板上，方腔与方腔盖板上准直镜同轴安装，使得一组通道上的准直镜在进行光耦合时中心重合，提高信号的传输效率，利用一转多光纤传递光信号；

滤波片位于光信号接收转换装置前端，用与对光纤传递的光信号波段的筛选过滤；滤波片连接到一转多光纤，用于光信号接收转换装置与准直镜之间的连接，光信号接收转换装置用于实现将光信号转换成电信号或者将光信号生成谱线图，方便结果的处理。

进一步的，方腔内部设置有圆形腔体，方腔盖板安装在方腔上，用于密封内部的圆形腔体，所述旋转快门安装在内部的圆形腔体中；方腔和方腔盖板通过机加保证接触面的平面度以及垂直度，使用螺钉、螺母锁紧达到内部密闭环境。

进一步的，方腔和方腔盖板均安装有多组对应的准直镜转接座，作为多个信号通道。

进一步的，方腔、方腔盖板两侧设置有作为输入端、输出端的准直镜，准直镜与准直镜转接座之间采用螺纹锁紧配合，然后再通过螺纹锁紧在方腔、方腔盖板上，保证两侧的准直镜能够同心对齐，提高传输信号的效率，多个光纤连接到输入端的准直镜，一转多光纤连接到输出端的准直镜；

进一步的，旋转快门外形为一圆板，在圆板上开有通光孔、转轴安装孔以及四个螺钉安装孔，中心转轴安装孔及四个螺钉安装孔用于将圆板安装在转轴上，通光孔用于实现通道的开启，实现信号的传输。

进一步的，通过电机来带动旋转快门进行旋转，旋转快门是只有一个通光孔，只有当通光孔处于某组通道上时，信号才能通过到输出端准直镜上，通过电机控制快门上的通光孔依次出现在多组通道上即可实现多通道的分时测量。

进一步的，在装置两侧相同位置分别有输入端准直镜及输出端准直镜，通过输入端的准直镜将光纤出来的光转换成平行光，然后再经过输出端的准直镜进行收光汇聚到输出光纤中，提高光的传输效率。

进一步的，采用不同波段滤光片实现对不同波段光信号进行选择。

进一步的，光信号转换成电信号或者将光信号收集生成谱线一类的装置包括：光电倍增管、光电二极管、CCD、感光片等。

根据本发明的另一个方面，提出一种多通道分时复测光耦合装置的使用方法，包括如下步骤：

在被测光源端收光，通过多个光纤将光信号传入输入端的多个准直镜中，通过控制电机带动旋转快门进行旋转，选择一个需求通道，实现需求通道信号的传递，其他通道信号阻断的效果；

光信号通过输入端准直镜以及旋转快门上的通光孔后与输出端的准直镜耦合传递到输出端的一转多光纤中；然后光信号传递到信号接收转换装置前端的滤波片，通过选择不同的滤波片对不同波段的光信号进行选择；经过波段选择后的光信号进入到光信号接收转换装置中，实现信号转换及处理。

本发明将整个多通道激光耦合调节机构结构简化为方腔、方腔盖板、挡板、转轴、电机、轴承、支架、准直镜、准直镜转接座、一转多光纤、滤波片以及光信号接收转换装置。方腔和方腔盖板为多组信号提供通道接口，同时也使得装置内部为一密闭的环境，减少其他杂散光对信号的影响。通过电机与轴承带动旋转快门进行旋转，选择对多组通道中某一组通道的打开，来实现该组信号的传输及其他组信号的阻断。通过电机依次选择通道开启，可实现所有组通道的分时测量。准直镜转接座可将准直镜安装连接到方腔和方腔盖板上。方腔与方腔盖板上准直镜同轴安装，使得一组通道上的准直镜在进行光耦合时中心重合，提高信号的传输效率。光纤用于传递光信号。滤波片位于信号接收装置前端，用与对光信号波段的筛选过滤。光信号接收转换装置用于实现将光信号转换成电信号或者将光信号生成谱线图，方便结果的处理。

本发明的有益效果是：

采用光纤将光信号传输到输入端准直镜上，经过通道选择，进行光耦合传递到输出端准直镜上，在通过一转多的光纤来将信号传输到光接收转换装置上，避免了多个光纤、信号接收转换装置带来的不确定性；能够选择对多组通道中某一组通道的打开，来实现该组信号的传输及其他组信号的阻断；通过电机依次选择通道开启，可实现所有组通道的分时测量；可以多次反复对需求通道进行测量，增加实验的准确性；部件相对之前结构较少，提高了***维护的便利性；能够降低一定的成本。

附图说明

图1是多通道分时复测光耦合装置的整体分布图；

图2是旋转快门的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

根据本发明的一个实施例，提出一种如多通道分时复测光耦合装置，如图1，在光信号接收转换装置1的前端安装有滤波片2，滤波片2连接到一转多光纤3，用于光信号接收转换装置1与准直镜12之间的连接。

轴承9通过过渡配合分别安装在方腔4和方腔盖板5上，转轴8通过过渡配合安装在轴承9上，旋转快门6通过螺钉锁紧在转轴8上。电机11通过螺钉安装在方腔4上，电机11与转轴8之间用扁轴与槽进行配合。方腔盖板5和方腔4通过螺钉、螺母锁紧密封，实现阻挡杂散光的功能。支架10与方腔4、方腔盖板5之间使用螺钉、螺母锁紧固定，实现装置的支撑以及安装。

方腔4和方腔盖板5均安装有多组对应的准直镜转接座，作为多个信号通道；

方腔、方腔盖板两侧设置有作为输入端、输出端的准直镜12，准直镜12与准直镜转接座7之间采用螺纹锁紧配合，然后再通过螺纹锁紧在方腔4、方腔盖板5上，保证两侧的准直镜能够同心对齐，提高传输信号的效率。多个光纤连接到输入端的准直镜，一转多光纤连接到输出端的准直镜；

方腔4内部设置有圆形腔体，方腔盖板5安装在方腔4上，用于密封内部的圆形腔体，所述旋转快门安装在内部的圆形腔体中；

图2为旋转快门的结构图，外形为一圆板，在圆板上开有一个信号传输用的通光孔、一个转轴安装孔以及四个小的螺钉安装孔。中心转轴安装孔及四个螺钉安装孔用于将圆板安装在转轴上。距离圆心较远的通光孔用于实现通道的开启，实现信号的传输。

本发明的装置的原理及使用方法为：在被测光源端收光，通过多个光纤将光信号传入输入端的多个准直镜12中，通过控制电机11带动旋转快门6进行旋转，选择一个需求通道，实现需求通道信号的传递，其他通道信号阻断的效果。光信号通过输入端准直镜12以及旋转快门6上的小孔后与输出端的准直镜耦合传递到输出端的一转多光纤3中，采用一转多光纤可以尽量避免多根光纤带来的信号损失差异，提高实验的准确性。然后光信号传递到信号接收转换装置前端的滤波片2，通过选择不同的滤波片可以对不同波段的光信号进行选择。经过波段选择后的光信号进入到光信号接收转换装置1中，实现信号转换及处理。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (10)

1.一种多通道分时复测光耦合装置，其特征是，包括：方腔、方腔盖板、挡板、转轴、电机、轴承、支架、准直镜、准直镜转接座、一转多光纤、滤波片以及光信号接收转换装置；

轴承安装在方腔和方腔盖板上，转轴安装在轴承上，旋转快门通过螺钉锁紧在转轴上；电机安装在方腔上，电机与转轴之间用扁轴与槽进行配合，方腔盖板和方腔通过螺钉、螺母锁紧密封，实现阻挡杂散光的功能；支架与方腔、方腔盖板之间固定连接，准直镜与准直镜转接座之间采用螺纹锁紧配合，然后再通过螺纹锁紧在方腔、方腔盖板上；

方腔和方腔盖板为多组信号提供通道接口，同时也使得装置内部为一密闭的环境，减少其他杂散光对信号的影响；

通过电机与轴承带动旋转快门进行旋转，选择对多组通道中某一组通道的打开，来实现该组信号的传输及其他组信号的阻断；

通过电机依次选择通道开启，实现所有组通道的分时测量，准直镜转接座将准直镜安装连接到方腔和方腔盖板上，方腔与方腔盖板上准直镜同轴安装，使得一组通道上的准直镜在进行光耦合时中心重合，提高信号的传输效率，利用一转多光纤传递光信号；

滤波片位于光信号接收转换装置前端，用与对光纤传递的光信号波段的筛选过滤；滤波片连接到一转多光纤，用于光信号接收转换装置与准直镜之间的连接，光信号接收转换装置用于实现将光信号转换成电信号或者将光信号生成谱线图，方便结果的处理。

2.根据权利要求1所述的一种多通道分时复测光耦合装置，其特征是：方腔内部设置有圆形腔体，方腔盖板安装在方腔上，用于密封内部的圆形腔体，所述旋转快门安装在内部的圆形腔体中；方腔和方腔盖板通过机加保证接触面的平面度以及垂直度，使用螺钉、螺母锁紧达到内部密闭环境。

3.根据权利要求1所述的一种多通道分时复测光耦合装置，其特征是：方腔和方腔盖板均安装有多组对应的准直镜转接座，作为多个信号通道。

4.根据权利要求1所述的一种多通道分时复测光耦合装置，其特征是：方腔、方腔盖板两侧设置有作为输入端、输出端的准直镜，准直镜与准直镜转接座之间采用螺纹锁紧配合，然后再通过螺纹锁紧在方腔、方腔盖板上，保证两侧的准直镜能够同心对齐，提高传输信号的效率，多个光纤连接到输入端的准直镜，一转多光纤连接到输出端的准直镜。

5.根据权利要求1所述的一种多通道分时复测光耦合装置，其特征是：旋转快门外形为一圆板，在圆板上开有通光孔、转轴安装孔以及四个螺钉安装孔，转轴安装孔及四个螺钉安装孔用于将圆板安装在转轴上，通光孔用于实现通道的开启，实现信号的传输。

6.根据权利要求1所述的一种多通道分时复测光耦合装置，其特征是：通过电机来带动旋转快门进行旋转，旋转快门是只有一个通光孔，只有当通光孔处于某组通道上时，信号才能通过到输出端准直镜上，通过电机控制快门上的通光孔依次出现在多组通道上即可实现多通道的分时测量。

7.根据权利要求1所述的一种多通道分时复测光耦合装置，其特征是：在装置两侧相同位置分别有输入端准直镜及输出端准直镜，通过输入端的准直镜将光纤出来的光转换成平行光，然后再经过输出端的准直镜进行收光汇聚到输出光纤中，提高光的传输效率。

8.根据权利要求1所述的一种多通道分时复测光耦合装置，其特征是：采用不同波段滤光片实现对不同波段光信号进行选择。

9.根据权利要求1所述的一种多通道分时复测光耦合装置，其特征是：光信号转换成电信号或者将光信号收集生成谱线一类的装置包括：光电倍增管、光电二极管、CCD、感光片。

10.一种如权利要求1-9之一的多通道分时复测光耦合装置的使用方法，其特征是：包括如下步骤：

在被测光源端收光，通过多个光纤将光信号传入输入端的多个准直镜中，通过控制电机带动旋转快门进行旋转，选择一个需求通道，实现需求通道信号的传递，其他通道信号阻断的效果；

光信号通过输入端准直镜以及旋转快门上的通光孔后与输出端的准直镜耦合传递到输出端的一转多光纤中；然后光信号传递到信号接收转换装置前端的滤波片，通过选择不同的滤波片对不同波段的光信号进行选择；经过波段选择后的光信号进入到光信号接收转换装置中，实现信号转换及处理。

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