本發(fā)明涉及到光纖傳感，具體涉及一種小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、光纖傳感是一種高靈敏度、高精度的傳感技術(shù)，可應(yīng)用于溫度、壓力、應(yīng)變、折射率等參量的測量，具有非常廣闊的發(fā)展前景。在光纖傳感實際應(yīng)用中，穩(wěn)定可靠的電路集成系統(tǒng)是關(guān)鍵技術(shù)之一，可以實現(xiàn)對傳感信號的檢測、放大、數(shù)字化轉(zhuǎn)換等功能，確保系統(tǒng)輸出結(jié)果的可靠性和準確性。小型化、集成化的電路集成系統(tǒng)是光纖傳感器走向產(chǎn)業(yè)化必須要解決的問題，仍處于不斷發(fā)展的階段。

2、光纖傳感信號解調(diào)電路設(shè)計發(fā)展趨勢包括以下幾個方向：(1)功耗優(yōu)化：隨著電力成本的上升，功耗優(yōu)化成為了電路設(shè)計的基本要求。在光纖傳感電路中，功耗優(yōu)化可以通過降低光源的亮度、采用低功耗的放大器和濾波器等方式實現(xiàn)。(2)集成化：隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖傳感器的電路設(shè)計也趨向于集成化。集成化設(shè)計可以提高電路的可靠性和穩(wěn)定性，并且可以減小電路的尺寸和成本。(3)高速傳輸：隨著數(shù)據(jù)傳輸速度的不斷提高，光纖傳感器要求電路設(shè)計具有高速傳輸?shù)哪芰?。高速傳輸可以通過采用高性能的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器和信號處理芯片等方式實現(xiàn)。(4)多通道：光纖傳感電路通常需要處理多路輸入信號，因此多通道設(shè)計成為了一種趨勢。多通道設(shè)計可以通過采用多路放大器和交叉開關(guān)等方式實現(xiàn)。(5)自適應(yīng)調(diào)整：光纖傳感器的工作環(huán)境多變，因此電路設(shè)計需要具有自適應(yīng)性，可以智能地根據(jù)環(huán)境變化調(diào)整參數(shù)和工作方式，以實現(xiàn)更好的性能和穩(wěn)定性。

3、然而，現(xiàn)有的光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)中，光纖傳感器受限于實驗室內(nèi)光源與光譜儀的昂貴價格和大體積，光纖傳感器的實際應(yīng)用研究多數(shù)仍處于實驗室階段。因此，如何設(shè)計一種光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，使光纖傳感向小型化、集成化、低成本化推進，成為光纖傳感技術(shù)邁向?qū)嵱没囊粋€重要急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，以低成本、小型化、集成化的視線光纖傳感信號的解調(diào)。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其關(guān)鍵在于，包括：

4、恒功率源驅(qū)動電路，用于輸出功率恒定的驅(qū)動電流信號；

5、激光二極管，用于根據(jù)所述驅(qū)動電流信號發(fā)射出激光信號；

6、光纖傳感器，用于導(dǎo)入所述激光信號并調(diào)制后輸出；

7、光電二極管，用于感測光纖傳感器調(diào)制后的激光信號并將其轉(zhuǎn)換為電流信號；

8、跨阻放大電路，用于將所述電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并對電壓信號進行放大、穩(wěn)壓和濾波處理后輸出；

9、數(shù)據(jù)采集卡，用于對所述跨阻放大電路輸出的電壓信號進行采集，并將其輸出至信號解調(diào)模塊；

10、信號解調(diào)模塊，用于將數(shù)據(jù)采集卡所采集的電壓信號進行光纖傳感信號的解調(diào)與可視化顯示。

11、進一步的，所述激光二極管為帶有pd端作為功率反饋的激光二極管，所述pd端輸出反饋電流至所述恒功率源驅(qū)動電路，所述恒功率源驅(qū)動電路根據(jù)反饋電流負反饋調(diào)節(jié)輸出的驅(qū)動電流信號的電流大小。

12、進一步的，所述恒功率源驅(qū)動電路包括第一運算放大器、三極管s11、三極管s12、穩(wěn)壓器s1，所述第一運算放大器的同相輸入端與所述激光二極管的pd端相連，所述第一運算放大器的反相輸入端經(jīng)電阻r12接地，所述第一運算放大器的輸出端依次串接電阻r14、電阻r16后與三極管s12的基極相連，三極管s11的集電極經(jīng)電阻r17后連接至電源，所述三極管s12的發(fā)射極與三極管s11的集電極相連，三極管s11的基極傳戒電阻c14后連接至電源，三極管s11的發(fā)射極接地，所述第一運算放大器的輸出端串接電容c11后與其反向輸入端相連，所述穩(wěn)壓器s1的陽極接地，穩(wěn)壓器s1的陰極串接電阻r15后連接至電源，穩(wěn)壓器s1的陰極還串接電阻r13后與所述第一運算放大器的反向輸入端相連，穩(wěn)壓器s1的參考極與其陰極相連，所述穩(wěn)壓器s1的陽極還與其陰極相連接。

13、進一步的，所述跨阻放大電路包括第二運算放大器，所述第二運算放大器的同相輸入端經(jīng)電阻r6連接至穩(wěn)壓二極管d2的陰極，穩(wěn)壓二極管d2的陽極連接至電源，第二運算放大器的反相輸入端輸入所述電流信號，所述第二運算放大器的輸出端輸出所述電壓信號。

14、進一步的，所述第二運算放大器的同相輸入端還經(jīng)rc濾波電路接地，該rc濾波由并聯(lián)的電阻r7和電容c9構(gòu)成。

15、進一步的，所述第二運算放大器的輸出端還通過并聯(lián)的電阻r5與電容c8與其反向輸入端相連。

16、進一步的，所述穩(wěn)壓二極管d2的陰極與電阻r6的公共端經(jīng)電阻r10、發(fā)光二極管led4接地，所述穩(wěn)壓二極管d2的陰極與電阻r6的公共端還經(jīng)相互之間均為并聯(lián)關(guān)系的電容c12、電容c11、電容c7、電容c6接地。

17、進一步的，所述光電二極管采用pin光電探測器，所述數(shù)據(jù)采集卡采用ads1115bqdgsrq1芯片。

18、進一步的，所述信號解調(diào)模塊為上位機或單片機，且當(dāng)所述信號解調(diào)模塊為單片機時配置有顯示屏，所述單片機采用51單片機。

19、進一步的，所述系統(tǒng)還包括電源模塊，該電源模塊為所述恒功率源驅(qū)動電路、光電二極管、跨阻放大電路、數(shù)據(jù)采集卡供電。

20、本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果：

21、本發(fā)明公開的一種小型化、集成化光纖傳感幅值解調(diào)電路系統(tǒng)，通過恒功率源驅(qū)動電路發(fā)出驅(qū)動電流信號驅(qū)動激光二極管產(chǎn)生激光，光電二極管檢測光信號，經(jīng)跨阻放大電路放大、穩(wěn)壓、濾波后輸出電壓信號，通過數(shù)據(jù)采集卡實時輸出被檢測信號并輸出至信號解調(diào)模塊進行解調(diào)與可視化顯示，電路系統(tǒng)的成本低廉、小型化集成，從而有望大幅度推進光纖傳感器的實用化。

技術(shù)特征：

1.一種小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于：所述激光二極管為帶有pd端作為功率反饋的激光二極管，所述pd端輸出反饋電流至所述恒功率源驅(qū)動電路，所述恒功率源驅(qū)動電路根據(jù)反饋電流負反饋調(diào)節(jié)輸出的驅(qū)動電流信號的電流大小。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于：所述恒功率源驅(qū)動電路包括第一運算放大器、三極管s11、三極管s12、穩(wěn)壓器s1，所述第一運算放大器的同相輸入端與所述激光二極管的pd端相連，所述第一運算放大器的反相輸入端經(jīng)電阻r12接地，所述第一運算放大器的輸出端依次串接電阻r14、電阻r16后與三極管s12的基極相連，三極管s11的集電極經(jīng)電阻r17后連接至電源，所述三極管s12的發(fā)射極與三極管s11的集電極相連，三極管s11的基極傳戒電阻c14后連接至電源，三極管s11的發(fā)射極接地，所述第一運算放大器的輸出端串接電容c11后與其反向輸入端相連，所述穩(wěn)壓器s1的陽極接地，穩(wěn)壓器s1的陰極串接電阻r15后連接至電源，穩(wěn)壓器s1的陰極還串接電阻r13后與所述第一運算放大器的反向輸入端相連，穩(wěn)壓器s1的參考極與其陰極相連，所述穩(wěn)壓器s1的陽極還與其陰極相連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于：所述跨阻放大電路包括第二運算放大器，所述第二運算放大器的同相輸入端經(jīng)電阻r6連接至穩(wěn)壓二極管d2的陰極，穩(wěn)壓二極管d2的陽極連接至電源，第二運算放大器的反相輸入端輸入所述電流信號，所述第二運算放大器的輸出端輸出所述電壓信號。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于：所述第二運算放大器的同相輸入端還經(jīng)rc濾波電路接地，該rc濾波由并聯(lián)的電阻r7和電容c9構(gòu)成。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于：所述第二運算放大器的輸出端還通過并聯(lián)的電阻r5與電容c8與其反向輸入端相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于：所述穩(wěn)壓二極管d2的陰極與電阻r6的公共端經(jīng)電阻r10、發(fā)光二極管led4接地，所述穩(wěn)壓二極管d2的陰極與電阻r6的公共端還經(jīng)相互之間均為并聯(lián)關(guān)系的電容c12、電容c11、電容c7、電容c6接地。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于：所述光電二極管采用pin光電探測器，所述數(shù)據(jù)采集卡采用ads1115bqdgsrq1芯片。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于：所述信號解調(diào)模塊為上位機或單片機，且當(dāng)所述信號解調(diào)模塊為單片機時配置有顯示屏，所述單片機采用51單片機。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項所述的小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，其特征在于：所述系統(tǒng)還包括電源模塊，該電源模塊為所述恒功率源驅(qū)動電路、光電二極管、跨阻放大電路、數(shù)據(jù)采集卡供電。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種小型化、集成化光纖傳感信號解調(diào)電路系統(tǒng)，用于幅值型光纖傳感信號的解調(diào)，該電路系統(tǒng)采用恒功率源驅(qū)動激光二極管作為光源信號輸出，發(fā)出功率穩(wěn)定的單波長激光信號，通過光纖尾端傳輸給光纖傳感器，經(jīng)外界傳感量調(diào)制后輸出給光電二極管，光電二極管將光信號轉(zhuǎn)換為電流信號，經(jīng)跨阻放大電路放大和平穩(wěn)濾波后將電流信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集到連續(xù)變化的電壓信號來反應(yīng)光纖傳感器的被測量的變化，通過上位機實時輸出數(shù)據(jù)波形信號，實現(xiàn)一種小型化、集成化的光纖傳感信號的幅值解調(diào)。

技術(shù)研發(fā)人員：謝飛,梁麗麗,薛敬嶼,王志達,李燕,李國玉,賈素梅
受保護的技術(shù)使用者：邯鄲學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30