[发明专利]一种异或逻辑数字式光纤长度测量系统

说明书

本发明属光纤长度测量设备技术领域，公开了一种异或逻辑数字式光纤长度测量系统。设置有：时钟信号；时钟信号电光转换；被测光纤；时钟信号光电转换及再生；异或逻辑光纤长度传感器；双斜式模数转换器；示波器。时钟信号是占空比50％方波电信号，经电光转换电路转换成方波光信号；光信号通过被测光纤传输到另一端后，经过光电转换及再生调节转换成占空比50％方波电信号。把时钟信号电光转换电路中的参考信号接至示波器CH1通道和光纤长度传感器的一个输入端；把再生信号接至示波器的CH2通道和光纤长度传感器另一个输入端。异或逻辑光纤长度传感器输出端接至双斜式模数转换电路。经过定标后，上述结构就是一个数字式光纤长度测量仪。

技术领域

本发明属于数字式光纤长度测量设备技术领域，尤其涉及一种异或逻辑数字式光纤长度测量系统。

背景技术

目前，在光纤工程中测量光纤长度的方法常用时域反射仪，这种方法是以光纤中光速为20万公里/秒为基础，根据光脉冲在光纤中来回时间算出光纤长度。本发明所述的异或逻辑数字式光纤长度测量仪，是一种物理概念全新、测量方法巧妙、测量结果直观的新型光纤长度测量仪表。其基本原理不是以光纤中光速为20万公里/秒作为物理基础。它实际上是一个光纤长度比较器。它是利用异或逻辑电路作为光纤长度传感器、利用双斜式模数转换电路的模拟运算功能和利用标准长度光纤接入测量系统并经过校准调节等技术实现光纤长度数字化测量的新型光纤长度测量仪器。在光纤中光速测定教学实验中它是必不可少的仪器，因为在该实验中光纤中的光速本身就是一个待测的物理量，所以不能应用时域反射仪作为光纤长度测量仪器。当然，本发明所述的异或逻辑数字式光纤长度测量仪也可用于光纤制造行业的其它技术领域。

本发明所述的异或逻辑数字式光纤长度测量仪，为了实现光纤长度的数字化测量需要应用双斜式模数转换器对异或逻辑光纤长度传感器输出的方波序列的直流电平进行测量。通常情况下，双斜式模数转换器是用来测量直流电压。能不能用来准确测量与光纤长度有关的异或逻辑光纤长度传感器输出的方波序列的直流电平？还需进行理论分析。本发明从理论上论证了这一应用的可行性，获得了有力的理论支持。在技术上，利用双斜式模数转换器的模拟运算功能解决了异或逻辑数字式光纤长度测量仪的调零与校准问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种异或逻辑数字式光纤长度测量系统。这种异或逻辑数字式光纤长度测量仪设置有：

时钟信号；时钟信号电光转换电路；被测光纤；时钟信号光电转换及再生调节电路；异或逻辑光纤长度传感器；双斜式模数转换器；示波器。

时钟信号源——占空比为50％的方波信号，其周期可根据光纤长度仪的量程适当选择。现选定为16μS或32μS，通过开关切换选择。

时钟信号源与时钟信号电光转换电路的连接——如附图2示，时钟信号源输出接至时钟信号电光转换电路中的晶体管BG1的基极；光源器件LD接在晶体三极管BG1的集电极电路中；LD出光功率调节装置是晶体三极管BG1发射极电路中的电位器W1；晶体三极管BG1发射极与反相器IC1的输入脚连接，从反相器IC1输出脚引出的信号，作为参考信号；

被测光纤与光源器件LD和光电检测器件PIN的连接——通过光纤连接跳线和光纤活动连接器与LD和PIN连接；

时钟信号光电转换和再生调节电路——如附图3示,采用响应波长范围为900—1700nm的PIN光电二极管作光电检测器件，接至时钟信号光电转换及再生调节电路中三极管BG2的基极与GND之间；电位器W2与电阻Rb1串联后，作为晶体三极管BG2的下偏置电阻；调节电位器W2可改变BG2的饱和深度，在入射到PIN光电二极管光敏面光功率一定情况下，调节电位器W2也可实现时钟信号的再生调节。时钟信号光电转换及再生调节电路中晶体三极管BG2的集电极与开环电压放大器K的同相输入端连接，电压放大器K的输出端与反相器IC2的输入连接，反相器IC2的输出端作为再生信号输出端。