一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统的制作方法

本技术涉及起爆触发光电路，更具体地说，它涉及一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统。

背景技术：

1、在基于雷管起爆的爆轰实验中，触发系统线路可靠性要求极高，是实验的生命线，因此时刻的准确性以及各系统触发的可靠性，是决定所有测试项目数据解读与时间关联准确性的重要因素。尤其是在微秒纳秒量级动态物理状态研究时，时间的准确性和控制精度及其重要；其次在某些场合，由于电磁环境复杂，基于电信号触发的设备容易收到环境或者接地问题等干扰，易造成测试系统误触发。

2、传统使用的方法是通过起爆装置在雷管加电的同时，输出多路触发信号，用来触发后级各系统；但此方法存在一些明显的不足：一是时间精度低，原方法是在雷管加电的同时输出触发信号，但雷管从加电到引爆本身的作用时间晃动较大，可达微妙量级；二是传输距离短，起爆装置输出的触发信号为电信号，会随着传输线缆的增加而衰减，当传输线缆达到一定长度后信号幅值会成倍衰减，导致触发阈值不足或临界；三是不能实时检查，实验前所有系统触发联试后，一直到正式实验期间，无法实时检查触发链路的线缆状态以及仪器设备状态；四是抗干扰性差，由于输出的信号为电信号，容易受到其它强磁场环境干扰。

3、鉴于以上不足，提出一种安全、可靠、高精度、经济的新型触发光电路系统。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于提供一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，实现在远距离、强磁复杂环境中爆轰实验的精确触发与时序控制，同时实现了在实验前可实时检查触发链路的工作状态的目的。

2、本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、本申请实施例提供了一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，包括激光器、光纤探针测试仪和光纤探针，激光器、光纤探针测试仪和光纤探针之间通过单模光纤依次连接，且光纤探针靠近用于爆轰的引爆体安装，并在引爆体起爆时，能够将光纤探针破坏；

4、激光器，用于持续的产生激光，并将产生的激光通过单模光纤传输至光纤探针测试仪；

5、光纤探针测试仪，用于将接收的激光传输至光纤探针，以及接收光纤探针在未被破坏时产生的与激光对应的反射回光；还用于在光纤探针被破坏致接收不到反射回光时，生成用于获得爆轰参数的触发信号；

6、光纤探针，用于在未被破坏时实现激光的反射并生成反射回光。

7、本实用新型的有益效果是：触发信号是由引爆体被破坏后产生，可以有效的减小或避免引爆体本身发生爆炸时的晃动带来的误差，有效的提高了时间精度，并且在整体系统中只有光纤探针靠近引爆体安装，可以在进行实验前进行回光效果的实时检查，从而核验整个触发链路的状态，同时有采用的为光信号，其受环境中电磁干扰影响小，不受外界环境影响，以及光信号在远距离传输的衰减上远小于电信号，可以克服在长距离的场景中使用的问题。

8、在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

9、进一步，上述光纤探针测试仪包括环形器和光电探测器，环形器的进光端口连接激光器，环形器的出光端口连接光纤探针，且环形器的回光端口连接光电探测器；

10、环形器的回光输出端口与光电探测器的输入端连接，光电探测器的输出端在光纤探针未被破坏时，输出与反射回光对应的回光电信号；光电探测器的输出端在光纤探针被破坏，且回光电信号削弱或消失时，输出触发信号。

11、进一步，上述系统还包括第一示波器，第一示波器的输入端连接光电探测器的输出端；

12、第一示波器，用于生成光电探测器的输出信号的波形图，输出信号包括回光电信号。

13、采用上述进一步方案的有益效果是：第一示波器的设置第一是触发作用，第二可实时监测整个链路及设备状态是否正常；使用时第一示波器设置为下降沿触发，探针未被破坏时示波器界面显示回光相对应的高幅值信号，当探针被破坏时由于无回光高幅值信号幅值会下降至0，示波器会采集到一个下降沿信号，此时示波器被触发，同时输出一路同步信号作为下一级设备的触发。

14、进一步，上述系统还包括自检光开关，自检光开关的输入端连接激光器，自检光开关的第一输出端连接光纤探针测试仪。

15、采用上述进一步方案的有益效果是：在爆轰实验前可以通过自检光开关的通断产生反射回光以及回光电信号，以完成整体系统链路的测试和检查。

16、进一步，上述光纤探针设置有一组，且光纤探针测试仪的数量与光纤探针的数量对应。

17、进一步，上述还包括第二示波器，第二示波器与两第一示波器之间通过电信号放大器连接。

18、进一步，上述自检光开关的电输出端连接第二示波器。

19、进一步，上述爆轰的其余测试系统分别与第二示波器和第一示波器连接。

20、进一步，上述系统还包括光衰减器，光衰减器的输入端连接自检光开关的第一输出端，光衰减器的输出端连接光纤探针测试仪。

21、采用上述进一步方案的有益效果是：通过光衰减器调节激光的功率，以达到光纤探针和光电探测器在承受极限内回光功率最大，同时保护性能相对较好回光功率强的探测器，使触发信号质量最好，触发稳定可靠。

22、进一步，上述系统还包括工控机，第二示波器和第一示波器均连接工控机。

23、与现有技术相比，本实用新型至少具有以下的有益效果：

24、1.时间精度高：光信号由光纤探针被破坏光探头后直接产生，减小引爆体本身晃动带来的误差，且可以与实验中的所有测试系统直接关联，因此其本身时间精度可达纳秒量级。

25、2.可检查性强：由于是通过一端输出激光，末端探针回光，实验前可通过回光效果实时检查整个触发链路的状态。

26、3.抗电磁干扰性好：激光信号受环境中电磁干扰影响小，不受外界环境影响。

27、4.远距离传输：由于其本身采用光信号，远距离传输的衰减远小于电信号，适合长距离的场景中使用。

技术特征：

1.一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，包括激光器、光纤探针测试仪和光纤探针，所述激光器、所述光纤探针测试仪和所述光纤探针之间通过单模光纤依次连接，且所述光纤探针靠近用于爆轰的引爆体安装，并在引爆体起爆时，能够将所述光纤探针破坏；

2.根据权利要求1所述的一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，所述光纤探针测试仪包括环形器和光电探测器，所述环形器的进光端口连接所述激光器，所述环形器的出光端口连接光纤探针，且环形器的回光端口连接光电探测器；

3.根据权利要求2所述的一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，所述系统还包括第一示波器，所述第一示波器的输入端连接所述光电探测器的输出端；

4.根据权利要求3所述的一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，所述系统还包括自检光开关，所述自检光开关的输入端连接所述激光器，所述自检光开关的第一输出端连接所述光纤探针测试仪。

5.根据权利要求4所述的一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，所述光纤探针设置有一组，且所述光纤探针测试仪的数量与所述光纤探针的数量对应。

6.根据权利要求5所述的一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，还包括第二示波器，所述第二示波器与两所述第一示波器之间通过电信号放大器连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，所述自检光开关的电输出端连接所述第二示波器。

8.根据权利要求7所述的一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，所述爆轰的其余测试系统分别与所述第二示波器和所述第一示波器连接。

9.根据权利要求8所述的一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，所述系统还包括光衰减器，所述光衰减器的输入端连接所述自检光开关的第一输出端，所述光衰减器的输出端连接所述光纤探针测试仪。

10.根据权利要求9所述的一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，其特征在于，所述系统还包括工控机，所述第二示波器和所述第一示波器均连接所述工控机。

技术总结
本技术公开了一种基于有源耦合光纤探针的起爆同步触发光电路系统，涉及起爆触发光电路技术领域，该系统包括激光器、光纤探针测试仪和光纤探针；激光器用于持续的产生激光，并通过单模光纤传输至光纤探针测试仪；光纤探针测试仪，用于将接收的激光传输至光纤探针，以及接收光纤探针在未被破坏时产生的与激光对应的反射回光；还用于在光纤探针被破坏致接收不到反射回光时，生成用于获得爆轰参数的触发信号；光纤探针，用于在未被破坏时实现激光的反射并生成反射回光；具有时间精度高、可检查性强、抗电磁干扰性强和远距离传输信号衰减小等优点，实现在远距离、强磁复杂环境中爆轰实验的精确触发与时序控制，以及实验前可实时检查触发链路的目的。

技术研发人员：杨振伟,康强,张信,文雪峰,宜晨虹,黄金,王翔,刘文杰
受保护的技术使用者：中国工程物理研究院流体物理研究所
技术研发日：20230904
技术公布日：2024/3/31