Помехоустойчивая волоконно-оптическая система передачи информации с рефлектометрической системой диагностики затухания
Владельцы патента RU 2742215:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Оренбургский государственный университет» (RU)
Изобретение относится к технике связи, а именно к технике передачи информации по волоконно-оптической линии передачи. Технический результат состоит в повышении устойчивости к воздействию внешних факторов волоконно-оптической линии передачи информации, под действием которых изменяется коэффициент затухания ее световода, изменяется форма передаваемого по ней аналогового сигнала или даже передача оптического сигнала через световод становится невозможной, а также расширение области ее применения. Для этого в волоконно-оптическую систему передачи информации, содержащую последовательно установленные световод и фотоприемное устройство, дополнительно установлены генератор зондирующих импульсов с источником оптического излучения, первый и второй волоконно-оптические ветвители, второе фотоприемное устройство, блок управления и математической обработки, усилитель с изменяющимся коэффициентом усиления. 1 ил.
Изобретение относится к технике связи, а именно к технике передачи информации по волоконно-оптической линии передачи.
Известна волоконно-оптическая передачи предназначенная для передачи аналоговых оптических сигналов, содержащее последовательно установленные световод и фотоприемник (Измерения на ВОЛП. Учебное пособие для ВУЗОВ/ Андреев В.А, Бурдин В.А, Баскаков В.С., Воронков А.А. - Самара, СРТТЦ ПГУТИ, 2008, - 162с., с18 - 22).
Это устройство обладает низкой устойчивостью к воздействию внешних факторов, под действием которых изменяется коэффициент затухания световода, изменяется форма передаваемого аналогового сигнала или даже передача оптического сигнала через световод становится невозможной.
Техническим результатом изобретения является повышение устойчивости к воздействию внешних факторов волоконно-оптической линии передачи информации, под действием которых изменяется коэффициент затухания ее световода, изменяется форма передаваемого по ней аналогового сигнала или даже передача оптического сигнала через световод становится невозможной, а также расширение области ее применения.
Указанный технический результат достигается тем, в волоконно-оптическую систему передачи информации, содержащую последовательно установленные и оптически связанные волоконно-оптический световод 1 и фотоприемное устройство 7, дополнительно установлены генератор зондирующих импульсов с источником оптического излучения 2, первый 3 и второй 4 волоконно - оптические ветвители, второе фотоприемное устройство 5, блок управления и математической обработки 6; усилитель с изменяющимся коэффициентом усиления 8, причем оптический выход генератора зондирующих оптические импульсов с источником оптического излучения 2 оптически связан с первым входом первого волоконно-оптического ветвителя 3, выход которого связан с первым входом второго волоконно-оптического ветвителя 4, выход которого связан с волоконно-оптическим световодом 1, а второй вход этого ветвителя оптически связан с первым фотоприемным устройством 7, электрический выход которого электрически связан с первым входом усилителя с изменяющимся коэффициентом усиления 8, второй вход которого электрически связан со вторым выходом блока математической обработки 6, первый выход этого блока электрически связан с электрическим входом генератора зондирующих импульсов 2, а второй выход первого волоконно-оптического ветвителя 3 оптически связан с оптическим входом второго фотоприемного устройства 5, электрический выход которого связан со вторым входом блока математической обработки 6, а передаваемый по линии сигнал снимается с выхода усилителя с изменяющимся коэффициентом усиления 8.
На фигуре 1 приведена структурная схема волоконно-оптическую систему передачи.
Волоконно-оптическая система передачи содержит волоконно-оптический световод 1; генератор зондирующих импульсов с источником оптического излучения 2, первый волоконно-оптического ветвитель 3, второй волоконно-оптического ветвитель 4; второе фотоприемное устройство 5, блок управления и математической обработки 6, первое фотоприемное устройство 7, усилитель с изменяющимся коэффициентом усиления 8.
Стрелками показан ход световых лучей.
При отсутствии оптического излучения на входе линии и отсутствии напряжения на входе ее электрических элементов, отсутствует электрический сигнал на ее выходе.
При поступлении оптического излучения на вход линии и при поступлении напряжения на электрические элементы линии, вырабатываемые генератором зондирующие оптические импульсы через первый вход первого волоконно-оптического ветвителя 3 и первый вход второго волоконно-оптический ветвитель 4, поступают в волоконно-оптического световод 1 волоконно-оптической системы передачи информации. Поток обратного рассеяния, возникающий при распространении зондирующих импульсов в волоконно-оптического световоде волоконно-оптической системы передачи информации, через второй вход второго волоконно-оптический ветвитель 4 и далее через второй вход первого волоконно-оптического ветвителя 3 поступает на оптический вход второго фотоприемного устройство 5, электрический сигнал с которого передается в блок управления и математической обработки 6. В этом блоке, построенном на основе микропроцессора, определяется величина затухания волоконно-оптического световода системы передачи информации по величине потока обратного рассевания. С первого выхода блок управления и математической обработки 6 электрический сигнал подается на генератор зондирующих импульсов с источником оптического излучения 2, а со второго выхода - на второй вход усилитель с изменяющимся коэффициентом усиления 8. На первый вход этого усилителя 8 подается сигнал с выхода первого фотоприемного устройства 7. Под воздействием сигнала с блока управления и математической обработки 6, в усилителе с изменяющимся коэффициент усиления 8, устанавливается коэффициент усиления, пропорциональный величине затухания волоконно-оптического световода предлагаемой системы передачи информации. Таким образом, происходит компенсация внешних воздействий, оказываемых на предлагаемую систему передачи информации.
В качестве волоконно-оптического световода системы передачи могут быть использованы стандартные, кварцевые световоды 125х50, NA=0,1.
В качестве волоконно-оптических ветвителей могут быть использованы волоконно-оптические ветвители со следующими параметрами: коэффициент ответвления 50/50; вносимые потери <0,1 9 (класс А); неравномерность коэффициента ответвления - 0,1 дБ; производитель НПО «ИРЭ-ПОЛЮС».
В качестве источника излучения генератора зондирующих импульсов в составе предлагаемой линии могут быть использован лазер FEMTOLAS-1000 Alphalas, длина волны 1020 - 1050 нм, выходная мощность 1 Вт, длительность импульса < 200 фс, частота повторения 100 МГц.
При сборке устройства производится калибровка затухания волоконно-оптической системы передачи информации. Для этого в систему передачи вводится калибровочный оптический сигнал. Затем выставляется такой уровень выходного сигнала на выходе системы передачи информации с помощью блока управления и математической обработки системы передачи, при котором обеспечивается оптимальное расположение рабочей точки на ватт-амперной характеристике первого фотоприемного устройства. Величина этого сигнала на втором выходе блока управления и математической обработки системы передачи - паспортная характеристика устройства. При дальнейшей разборке и сборке устройства, воздействии на него различных дестабилизирующих факторов, корректировка результатов измерений производится автоматически.
Предлагаемая волоконно-оптической система передачи информации позволяет практически полностью компенсировать воздействие таких дестабилизирующих факторов как: изменение температуры окружающей среды, переменные механические нагрузки, изменение давления, меняющиеся потери из-за изменения разъюстировки ее оптических и фотоэлектрических элементов. Это обеспечивается тем, что выходной сигнал на ее выходе не зависит от величины затухания ее волоконно-оптического световода и потерь возникающих при сборке системы передачи информации. Потери в системе передачи информации определяется автоматически под действием сигнала обратного рассеивания пропорционального величине затухания волоконно-оптического световода системы передачи. По величине определенных таким образом потерь изменяется коэффициент выходного усилителя системы передачи, что и обеспечивает компенсацию ее потерь. Это обстоятельство позволяет ее использовать для помехоустойчивой передачи аналоговых сигналов, исключить тем самым из измерительных систем преобразователи обеспечивающие преобразование аналоговых сигналов в широтно-импульсный и частотно-модулированный код. Тем самым отпадает необходимость в автономном электропитании этих преобразователей. Особенно важное значение аспект исключения автономных элементов питания измерительных систем приобретает тогда, когда измерения ведутся на высоковольтной платформе, например на ускорителе напряжения частиц, когда доступ к измерительному преобразователю связан с отключением сложного оборудования и его разборкой. Таким образом, расширяются области возможного использования предлагаемых систем передачи информации. Кроме того, они могу быть использована в составе, например, диагностических систем различных технологических установок допускающих эксплуатация в условиях, не защищенных от внешних воздействий.
Помехоустойчивая волоконно-оптическая система передачи информации с рефлектометрической системой диагностики затухания, содержащая последовательно установленные волоконно-оптический световод и фотоприемное устройство, отличающаяся тем, что дополнительно установлены генератор зондирующих импульсов с источником оптического излучения, первый и второй волоконно-оптические ветвители, второе фотоприемное устройство, блок управления и математической обработки, усилитель с изменяющимся коэффициентом усиления, причем оптический выход генератора зондирующих оптические импульсов с источником оптического излучения оптически связан с первым входом первого волоконно-оптического ветвителя, выход которого связан с первым входом второго волоконно-оптического ветвителя, выход которого связан со волоконно-оптическим световодом, а второй вход этого ветвителя оптически связан с первым фотоприемным устройством, электрических выход которого электрически связан с первым входом усилителя с изменяющимся коэффициентом усиления, второй вход которого электрически связан со вторым выходом блока математической обработки, первый выход этого блока электрически связан с электрическим входом генератора зондирующих импульсов, а второй выход первого волоконно-оптического ветвителя оптически связан с оптическим входом второго фотоприемного устройства, электрический выход которого связан со входом блока математической обработки, а передаваемый по линии сигнал снимается с выхода усилителя с изменяющимся коэффициентом усиления.
