CN214173390U - 一种光纤传感高速数据采集*** - Google Patents
一种光纤传感高速数据采集*** Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种光纤传感高速数据采集***，包括宽带光源、光纤隔离器、耦合器、光纤传感单元、光电探测器和信号采集处理模块，其中信号采集处理模块内包含滤波器、信号放大器、高速A/D转换电路、FPGA模块、SDRAM存储器、电源模块、DSP处理器、SFP模块、传输光纤和PC终端。本实用新型是为了改善现有传统光纤传感数据采集***存在的采集效率低、能耗高和传输速率不足等问题。本实用新型可以应用于光纤传感领域内高速数据采集和分析处理。
Description
技术领域
本实用新型属于数据采集技术领域，具体涉及一种光纤传感高速数据采集***。
背景技术
数据采集技术对工业实现智能化起着至关重要的作用，它主要研究对外界物理信号的采集、处理和显示，方便人感知外部环境。早在20世纪末，欧美等发达国家已经将其广泛地运用在工业控制、遥感探测、雷达监测等领域。数据采集的关键在于传感元件，且评定其性能的只有两个指标：一是采集精度，二是采集速度。精度主要取决于模数转换器ADC的转换精度，而采集和处理速度主要取决于数字信号处理器(DSP)和现场可编辑门阵列(FPGA)。对于传感元件来说，传统的电学传感器由于易受外界干扰，很难在高温、高压、强电磁干扰等恶劣环境下进行精确的测量。因此，光纤传感技术以其得天独厚的优势得到空前的发展和应用。
随着光纤传感技术得不断发展，由于光纤传感器件拥有体积小、灵敏度高、抗电磁干扰等优良性能，因而以光纤传感技术与高速数据采集***相结合在环境探测方面拥有着更为广阔的发展前景和研究意义。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决现有传统光纤传感数据采集***存在的采集效率低、能耗高和传输速率不足等问题，而提出的一种光纤传感高速数据采集***。
为此，本实用新型采用了如下技术方案：
提供给了一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：包括宽带光源（1）、光纤隔离器（2）、耦合器（3）、光纤传感单元（4）、光电探测器（5）和信号采集处理模块（6），宽带光源（1）连接光纤隔离器（2）的输入端，耦合器（3）的输入端分别与光纤隔离器（2）的输出端和光电探测器（5）的输入端相连，同时耦合器（3）的输出端连接光纤传感单元（4）的输入端，光电探测器（5）的输出端连接信号采集处理模块（6）的输入端，其中：
所述信号采集处理模块（6）内包含滤波器（6-1）、信号放大器（6-2）、高速A/D转换电路（6-3）、FPGA模块（6-4）、SDRAM存储器（6-5）、电源模块（6-6）、DSP处理器（6-7）、SFP模块（6-8）、传输光纤（6-9）和PC终端（6-10）。
所述的宽带光源（1）为强稳定性激光光源，输出光功率为-3dB，频带宽度为60nm。
所述的光纤隔离器（2）的作用是让光源发出的光单向通过，避免反向传输以保证光路***的稳定性。
所述的耦合器（3）为光纤耦合器，其将光纤传感单元（4）反射回来的光信号接收并传输至光电探测器（5）。
所述的光电探测器（5）将接收到的光信号转变为电信号并传输至信号采集处理模块（6）。
所述的信号采集处理模块（6）将接收到的电信号进行滤波、放大并高速采集处理，最终将处理好的数据转变为光信号通过光纤传输至PC终端（6-10）。
所述的高速A/D转换电路（6-3）采用AD9226芯片，采样频率设置为60Hz，采样速率达5.78Gb/s。
所述的SFP模块（6-8）实现电信号到光信号的转变，以达到光纤传输数据的目的。
本实用新型提供了一种光纤传感高速数据采集***，该***改善了现有传统光纤传感数据采集***存在的采集效率低、能耗高和传输速率不足等问题。
总体而言，本实用新型一种光纤传感高速数据采集***主要具有以下有益效果：
本实用新型采用了高速A/D转换电路，有效的提高了在光纤传感应用时采集的精度和速率；
本实用新型将FPGA模块与DSP处理器相结合，并额外增加了SDRAM存储器，这样以来既增加了处理能力和处理速度也提高了数据存储能力；
本实用新型采用SFP模块进行最终的光纤传输，将电信号转换为光信号传输至PC终端，有效的提高了传输速率和抗电磁干扰能力。
总而言之，将光纤传感与高速数据采集***相结合，提高了对环境物理量测量的精度、采集速率以及抗干扰能力，并合理的节约了制作成本。
附图说明
图1为本实用新型提出的一种光纤传感高速数据采集***的整体结构图；
图2是信号采集处理模块的局部细化图。
具体实施方式
下面结合说明书附图进一步说明本实用新型的具体实施方式。
图1是本实施方式所述的一种光纤传感高速数据采集***，它包括宽带光源（1）、光纤隔离器（2）、耦合器（3）、光纤传感单元（4）、光电探测器（5）和信号采集处理模块（6），宽带光源（1）连接光纤隔离器（2）的输入端，耦合器（3）的输入端分别与光纤隔离器（2）的输出端和光电探测器（5）的输入端相连，同时耦合器（3）的输出端连接光纤传感单元（4）的输入端，光电探测器（5）的输出端连接信号采集处理模块（6）的输入端；
如图2，信号采集处理模块（6）内包含滤波器（6-1）、信号放大器（6-2）、高速A/D转换电路（6-3）、FPGA模块（6-4）、SDRAM存储器（6-5）、电源模块（6-6）、DSP处理器（6-7）、SFP模块（6-8）、传输光纤（6-9）和PC终端（6-10）。
宽带光源（1）为强稳定性激光光源，输出光功率为-3dB，频带宽度为60nm。
光纤隔离器（2）的作用是让光源发出的光单向通过，避免反向传输以保证光路***的稳定性。
耦合器（3）为光纤耦合器，其将光纤传感单元（4）反射回来的光信号接收并传输至光电探测器（5）。
光电探测器（5）将接收到的光信号转变为电信号并传输至信号采集处理模块（6）。
信号采集处理模块（6）将接收到的电信号进行滤波、放大并高速采集处理，最终将处理好的数据转变为光信号通过光纤传输至PC终端（6-10）。
高速A/D转换电路（6-3）采用AD9226芯片，采样频率设置为60Hz，采样速率达5.78Gb/s。
SFP模块（6-8）实现电信号到光信号的转变，以达到光纤传输数据的目的。
工作原理：宽带光源发出光脉冲经过光纤隔离器并通过耦合器传输至光纤传感单元，光纤传感单元置于所测环境下，当环境发生变化时，光纤传感单元有所感知，同时将带有环境信息的反射光信号传输至光纤耦合器，光纤耦合器将其分配至光电探测器，并在接收到光信号后将其转变为电信号传输至信号采集处理模块。最终将接收到的电信号进行滤波、放大，再进行高速A/D转换后传输至FPGA模块进行实时储存并与DSP处理器进行数据传输对接，随后经DSP处理器处理好的数据通过SFP模块转换成光信号并由光纤高速传输至PC终端进行分析。
Claims (8)
1.一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：包括宽带光源（1）、光纤隔离器（2）、耦合器（3）、光纤传感单元（4）、光电探测器（5）和信号采集处理模块（6），宽带光源（1）连接光纤隔离器（2）的输入端，耦合器（3）的输入端分别与光纤隔离器（2）的输出端和光电探测器（5）的输入端相连，同时耦合器（3）的输出端连接光纤传感单元（4）的输入端，光电探测器（5）的输出端连接信号采集处理模块（6）的输入端，其中：
所述信号采集处理模块（6）内包含滤波器（6-1）、信号放大器（6-2）、高速A/D转换电路（6-3）、FPGA模块（6-4）、SDRAM存储器（6-5）、电源模块（6-6）、DSP处理器（6-7）、SFP模块（6-8）、传输光纤（6-9）和PC终端（6-10）。
2.根据权利要求1所述的一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：所述的宽带光源（1）为强稳定性激光光源，输出光功率为-3dB，频带宽度为60nm。
3.根据权利要求1所述的一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：所述的光纤隔离器（2）的作用是让光源发出的光单向通过，避免反向传输以保证光路***的稳定性。
4.根据权利要求1所述的一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：所述的耦合器（3）为光纤耦合器，其将光纤传感单元（4）反射回来的光信号接收并传输至光电探测器（5）。
5.根据权利要求1所述的一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：所述的光电探测器（5）将接收到的光信号转变为电信号并传输至信号采集处理模块（6）。
6.根据权利要求1所述的一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：所述的信号采集处理模块（6）将接收到的电信号进行滤波、放大并高速采集处理，最终将处理好的数据转变为光信号通过光纤传输至PC终端（6-10）。
7.根据权利要求1所述的一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：所述的高速A/D转换电路（6-3）采用AD9226芯片，采样频率设置为60Hz，采样速率达5.78Gb/s。
8.根据权利要求1所述的一种光纤传感高速数据采集***，其特征在于：所述的SFP模块（6-8）实现电信号到光信号的转变，以达到光纤传输数据的目的。
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| CN202120372800.1U CN214173390U (zh) | 2021-02-17 | 2021-02-17 | 一种光纤传感高速数据采集*** |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114719956A (zh) * | 2022-04-27 | 2022-07-08 | 南昌航空大学 | 基于柔性塑料光纤的羽毛拍击球状态监测***及监测方法 |
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2021
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