一种基于高频磁场测量的光纤传输系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于磁场测量领域，特别涉及一种基于高频磁场测量的光纤传输系统。
【背景技术】
[0002] 众所周知，现代社会离不开电和磁，电与磁以各种形式无孔不入地渗透到人们生 活的各个领域中。特别是20世纪以来，随着通讯和电气技术的发展及应用，电气与电子 设备的干扰和抗干扰问题日益突出。为此，世界上的专家学者开始对电磁干扰问题进行研 究。随着微电子技术的发展和电气化水平的提高，电磁兼容学科在对电磁干扰现象的认识、 研究和控制过程中得到了迅速的发展。目前该学科己经逐步形成了完整的体系，其研究对 象已不仅仅限于电气电子设备，而是拓宽到自然干扰源、核电磁脉冲、静电放电、频谱管理、 电磁辐射对人体的生物效应、信息处理设备的电磁泄漏等方面。本发明涉及的一种基于高 频磁场测量的光纤传输系统可以测量频率达到IGHz的高频强磁场，传输的距离可以达到 100米以上而在传输过程中几乎没有衰减，而且几乎不受到外界电磁场的干扰。目前用于磁 场测量的设备最多只能测到IOOMHz左右的磁场，而且可靠性不高，国内很少有设备针对高 频磁场的测量，而且信号传输使用的是同轴电缆，不利于信号的抗衰减和抗干扰，使用同轴 电缆的传输设备占用空间大，体积笨重，不利于安装和维护。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种基于高频磁场测量的光纤传输系统，通过对外界磁场 的测量对磁场进行时域和频域分析。
[0004] 实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于高频磁场测量的光纤传输系统，包 括依次相连的高频磁场信号感应模块、高频信号传输模块和信号显示存储模块； 所述高频磁场感应模块包括线圈型磁场传感器；高频信号传输模块包括光发射机和光 接收机，所述光发射机和光接收机通过多模光纤相连；所述信号显示存储模块为示波器； 其中线圈型磁场传感器通过BNC接头与光发射机连接，光发射机将接收到的高频电信 号转换为光信号，光信号通过多模光纤传输到光接收机，光接收机将接收到的光信号还原 成电信号，并通过同轴电缆传输到示波器上。
[0005] 所述光发射机包括电光转换电路，该电路包括第一电容C1、第一电阻R1、第二电 阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一运算放大器Ul、半导体激 光器LD[D1]、二极管D2 ; 所述第一电容Cl的一端通过第一电阻Rl与第一运算放大器Ul的反相脚相连，第一电 容Cl的另一端为电光转换电路的输入端VIN，第一运算放大器Ul的反相脚通过第二电阻 R2连接第一运算放大器Ul的输出端；第六电阻R6 -端连接+15V电压，另一端接到第一运 算放大器Ul的正相脚并且通过第五电阻R5接地，第一运算放大器Ul正电源接+15V电源， 负电源接地；第一运算放大器Ul的输出端通过第三电阻R3连接到半导体激光器LD[D1] 的阳极，半导体激光器LD[D1]的阴极接地，第四电阻R4和二极管D2并联在半导体激光器 LD[D1]的两端，二极管D2的阳极连接半导体激光器LD[D1]的阴极，二极管D2的阴极连接 半导体激光器LD[D1]的阳极；半导体激光器LD[D1]作为光源输出。
[0006] 所述光接收机包括光电转换电路，所述光电转换电路包括光电二极管OPD [D3]、第 二电容C2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二 电阻R12、第十三电阻R13、第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2B ; 光电二极管〇PD[D3]的阳极接-5V电压，阴极通过第七电阻R7连接到第二运算放大器 U2A的反相脚，第二运算放大器U2A的正相脚通过第九电阻R9接地，第八电阻R8的一端连 接到第二运算放大器U2A的反相脚，第八电阻R8的另一端连接到第二运算放大器U2A的输 出端，第二运算放大器U2A的输出端通过第二电容C2、第十电阻RlO连接第三运算放大器 U2B的反相脚，第三运算放大器U2B的正相脚通过第十二电阻R12接地，第十一电阻Rll - 端连接第三运算放大器U2B的反相脚，另一端连接第三运算放大器U2B的输出端，第十三电 阻R13的一端连接第三运算放大器U2B的输出端，第十三电阻R13的另一端接地； 光电二极管〇PD[D3]作为光的接收端，第三运算放大器U2B的输出端为光电转换电路 的输出端；第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B的正电源接+5V电源，第二运算放大 器U2A和第三运算放大器U2B的负电源接-5V电源。
[0007] 第一运算放大器Ul、第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B均为TI公司生产 的电流运算放大器，具体型号为THS3202。
[0008] 半导体激光器LD[D1]采用重庆欧德胜光电科技有限公司生产的垂直腔面发射激 光器，具体型号为0LD-8-3-0-2-4-4-R-1。
[0009] 光电二极管0PD[D3]采用重庆欧德胜光电科技有限公司生产的光电二极管，具体 型号为 0PD-2-3-5-R。
[0010] 本发明与现有技术相比，其显著优点为：该系统传输信号损耗小，效率高，传输距 离远；抗干扰能力强，不受电磁辐射与雷击等任何电器干扰的影响；测量精度高；设备可靠 性高，体积小巧，便于安装和维护，在对光纤进行维护时，不须将光发射机与光接收机断电； 使用安全性高，光纤不会生锈或腐蚀，也没有起火的危险。
【附图说明】
[0011] 图1是本发明所提供的一种基于高频磁场测量的光纤传输系统结构图。
[0012] 图2是线圈型磁场传感器结构示意图。
[0013] 图3是电光转换电路示意图。
[0014] 图4是光电转换示意图。
[0015] 图中标号所代表的含义为=I-BNC接头，2-屏蔽层，3-感应线圈。
[0016]
【具体实施方式】 本发明的一种基于高频磁场测量的光纤传输系统，包括依次相连的高频磁场信号感应 模块、高频信号传输模块和信号显示存储模块； 所述高频磁场感应模块包括线圈型磁场传感器；高频信号传输模块包括光发射机和光 接收机，所述光发射机和光接收机通过多模光纤相连；所述信号显示存储模块为示波器； 其中线圈型磁场传感器通过BNC接头与光发射机连接，光发射机将接收到的高频电信 号转换为光信号，光信号通过多模光纤传输到光接收机，光接收机将接收到的光信号还原 成电信号，并通过同轴电缆传输到示波器上。
[0017] 所述光发射机包括电光转换电路，该电路包括第一电容C1、第一电阻R1、第二电 阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一运算放大器Ul、半导体激 光器LDD1、二极管D2 ; 所述第一电容Cl的一端通过第一电阻Rl与第一运算放大器Ul的反相脚相连，第一电 容Cl的另一端为电光转换电路的输入端VIN，第一运算放大器Ul的反相脚通过第二电阻 R2连接第一运算放大器Ul的输出端；第六电阻R6 -端连接+15V电压，另一端接到第一运 算放大器Ul的正相脚并且通过第五电阻R5接地，第一运算放大器Ul正电源接+15V电源， 负电源接地；第一运算放大器Ul的输出端通过第三电阻R3连接到半导体激光器LD[D1] 的阳极，半导体激光器LD[D1]的阴极接地，第四电阻R4和二极管D2并联在半导体激光器 LD[D1]的两端，二极管D2的阳极连接半导体激光器LD[D1]的阴极，二极管D2的阴极连接 半导体激光器LD[D1]的阳极；半导体激光器LD[D1]作为光源输出。
[0018] 光接收机包括光电转换电路，所述光电转换电路包括光电二极管OPD [D3]、第二电 容C2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻 R12、第十三电阻R13、第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2B ; 光电二极管〇PD[D3]的阳极接-5V电压，阴极通过第七电阻R7连接到第二运算放大器 U2A的反相脚，第二运算放大器U2A的正相脚通过第九电阻R9接地，第八电阻R8的一端连 接到第二运算放大器U2A的反相脚，第八电阻R8的另一端连接到第二运算放大器U2A的输 出端，第二运算放大器U2A的输出端通过第二电容C2、第十电阻RlO连接第三运算放大器 U2B的反相脚，第三运算放大器U2B的正相脚通过第十二电阻R12接地，第十一电阻Rll - 端连接第三运算放大器U2B的反相脚，另一端连接第三运算放大器U2B的输出端，第十三电 阻R13的一端连接第三运算放大器U2B的输出端，第十三电阻R13的另一端接地； 光电二极管〇PD[D3]作为光的接收端，第三运算放大器U2B的输出端为光电转换电路 的输出端；第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B的正电源接+5V电源，第二运算放大 器U2A和第三运算放大器U2B的负电源接-5V电源。
[0019] 所述第一运算放大器Ul、第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B均为TI公司 生产的电流运算放大器，具体型号为THS3202。
[0020] 半导体激光器LD[D1]采用重庆欧德胜光电科技有限公司生产的垂直腔面发射激 光器，具体型号为0LD-8-3-0-2-4-4-R-1。
[0021] 光电二极管0PD[D3]采用重庆欧德胜光电科技有限公司生产的光电二极管，具体 型号为 0PD-2-3-5-R。
[0022] 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
[0023] 本发明的一种基于高频磁场测量的光纤传输系统，包括磁场感应模块、信号传输 模块和信号显示存储模块，磁场感应模块主要是由线圈型磁场传感器构成，根据法拉第电 磁感应定律，将变化的磁场转换为电信号输出；信号传输模块包括光发射机，多模光纤和光 接收机，光发射机将线圈型磁场传感器输出的电压通过处理转化成光信号，通过光的强度 来调制电信号，光信号通过多模光纤从光发射机传输到光接收