一种新型开关控制盒的制作方法

本发明涉及电气控制自动化领域，尤其涉及一种新型开关控制盒。

背景技术

现有的用于电气系统的控制开关，由于面向复杂的军用环境，容易受到电磁干扰的影响，可能产生误动作或失灵。

采用常规的光电隔离转换的控制方式，可以隔离大部分的干扰，但由于弱电系统的特点，屏蔽过强，容易接收失灵，或屏蔽不够，在强电的冲击下，损坏接收部件，仍有失灵的可能。为了保证系统的动作绝对可靠，需要采取更多的措施。

根据电光效应(pockels效应)，偏振光在通过电场作用下的电光晶体时产生电致双折射，光的偏振方向的旋转角度与电场成为线性关系，通过偏振探测，把偏振光信号转变成相关的光强信号，经过检测和运算处理可以得到电场强度。利用电光效应，可以通过改变电场的强度来实现对光强的控制，将光信号作为开关的驱动，实现可靠的开关控制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中电气系统的控制开关容易受到电磁干扰的缺陷，提供一种新型开关控制盒。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种新型开关控制盒，该控制盒包括依次连接的操作开关模块、集成波导感应晶体模块和目标开关模块，集成波导感应晶体模块上施加有电场和光源；其中：

操作开关模块上连接有电场触发单元和光源激发单元，通过操作开关模块控制电场触发单元和光源激发单元的开启和关闭，进而分别控制施加在集成波导感应晶体模块上的电场和光源的开启和关闭；

集成波导感应晶体模块，用于感应电场强度的变化，光源发出的入射光通过集成波导感应晶体模块后，出射光转变为受电场强度控制的光信号；

目标开关模块，通过光纤与集成波导感应晶体模块相连，用于检测通过集成波导感应晶体模块后出射光的光信号，计算得到所受的电场强度，并设置相应的电场强度阈值，若超过该阈值，则进行目标开关的动作。

进一步地，本发明的光源还包括感应头、准直透镜和起偏器，光源通过单模光纤与集成波导感应晶体模块相连；光源发出激光耦合入单模光纤，在感应头内通过准直透镜将激光耦合到空间中，用起偏器使其成为线偏振光。

进一步地，本发明的集成波导感应晶体模块包括四分之一波片和bgo晶体，通过起偏器后的线偏振光经过四分之一波片后分裂成圆偏振光，其快慢轴分别平行于bgo晶体在电场作用下的两个感应主轴，通过bgo晶体后，其偏振态不变，但相位发生变化，且相位变化和电场强度相关。

进一步地，本发明的集成波导感应晶体模块出射光的一端上连接有检偏器，通过bgo晶体后的出射光通过检偏器将两束相互垂直的偏振光提取同方向分量，得到干涉光强，将出射光进行光电转换，把光强的变化变成电信号的变化，得到电场的变化。

进一步地，本发明的操作开关模块采用交流220v驱动，通过强电动作，减小电磁干扰的影响。

本发明产生的有益效果是：本发明的新型开关控制盒，以电光转换的集成波导晶体作为触发控制的单元，在触发时以高压电场作为驱动源，将光强信号以光纤的通道发送给接收端，实现接收端在高度屏蔽隔离的状态下可靠工作。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的集成波导感应晶体模块结构示意图；

图2是本发明实施例的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例的新型开关控制盒，包括依次连接的操作开关模块、集成波导感应晶体模块和目标开关模块，集成波导感应晶体模块上施加有电场和光源；其中：

如图2所示，操作开关模块上连接有电场触发单元和光源激发单元，通过操作开关模块控制电场触发单元和光源激发单元的开启和关闭，进而分别控制施加在集成波导感应晶体模块上的电场和光源的开启和关闭；

集成波导感应晶体模块，用于感应电场强度的变化，光源发出的入射光通过集成波导感应晶体模块后，出射光转变为受电场强度控制的光信号；

目标开关模块，通过光纤与集成波导感应晶体模块相连，用于检测通过集成波导感应晶体模块后出射光的光信号，计算得到所受的电场强度，并设置相应的电场强度阈值，若超过该阈值，则进行目标开关的动作。

光源还包括感应头、准直透镜和起偏器，光源通过单模光纤与集成波导感应晶体模块相连；光源发出激光耦合入单模光纤，在感应头内通过准直透镜将激光耦合到空间中，用起偏器使其成为线偏振光。

集成波导感应晶体模块包括四分之一波片和bgo晶体，通过起偏器后的线偏振光经过四分之一波片后分裂成圆偏振光，其快慢轴分别平行于bgo晶体在电场作用下的两个感应主轴，通过bgo晶体后，其偏振态不变，但相位发生变化，且相位变化和电场强度相关。集成波导感应晶体模块出射光的一端上连接有检偏器，通过bgo晶体后的出射光通过检偏器将两束相互垂直的偏振光提取同方向分量，得到干涉光强，将出射光进行光电转换，把光强的变化变成电信号的变化，得到电场的变化。

在本发明的另一个具体实施例中：

利用电光晶体的普克尔斯(pockels)效应，用强电场驱动晶体，使通过晶体的光强发生变化，由光强的变化来控制接收端，实现开关动作的效果。

由于驱动晶体的电场强度较大，通常的干扰，不会对输出产生影响，而传送光强的通道是光纤，实现了被控部分电气的物理隔离，可以让接收端在高度屏蔽的状态下工作，也不会受到通常的干扰影响。

①集成波导晶体原理结构；

如图1所示，光源发出激光耦合入单模光纤，感应头内通过准直透镜将激光耦合到空间中，用起偏器使其成为线偏振光，再经过四分之一波片后分裂成圆偏振光，其快慢轴分别平行于bgo晶体在电场作用下的两个感应主轴，通过晶体后，其偏振态不变，但是相位发生了变化，且和电场强度相关。用检偏器将两束相互垂直的偏振光提取同方向分量，得到干涉光强。将出射光进行光电转换，把光强的变化变成电信号的变化，即可得到电场的变化。

②系统结构；

如图2所示，整个系统包括3部分：1)操作开关部分，动作触发电场、激发光源；2)集成波导感应晶体部分，感应电场，将光源发出的光转变为受电场强度控制的光信号；3)目标开关部分，先探测光纤传导的光信号，再根据信号强度控制目标开关动作。

③工作过程；

操作开关，驱动交流220v，在集成波导晶体上施加一个高强度的电场，光源打开，光经过晶体，出射光与电场的强度近视线性相关，即与没有电场时有极大的差别，后端动作部分通过检测光强，可以确定受到电场的强度。设定一个阈值，可以在超过该阈值时，进行开关动作。由于光强受电场的影响，当有杂波干扰时，对电场的强度影响很小，反应在光强信号上也基本没有影响，这样可以起到隔离干扰，提高动作可靠性的作用。

本发明在操作开关的部分，都是强电动作，受电磁干扰的影响较小，后端易受干扰的部分与前端采用光纤传递信号，实现物理上的电气隔离，可以采用较强的抗外界干扰的措施，这样整个系统实现可靠的抗干扰和可靠的开关动作传递，在复杂多变的军用现场，实现了多种指标的统一。

开关是以弱电来控制强电的启动，通常以继电器等方式来实现，为了减少误动作，常以光电耦合器来滤除各种干扰，再以信号来控制继电器，以实现稳定可靠动作。常用的光耦系统，以各种芯片为主，当外部干扰强度较大时，可能将芯片冲击损坏，使之无法工作。

本发明以电光转换的集成波导晶体作为触发控制的单元，在触发时以高压电场作为驱动源，将光强信号以光纤的通道发送给接收端，实现接收端在高度屏蔽隔离的状态下可靠工作。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。