专利名称：宽域全光纤扰动定位信号时间增益控制装置的制作方法
技术领域：
本发明用于各类输送危险或高价值化工品管道安全监测监控等的管道监控， 以及重要仓库、重要航站库、机库、爆炸品库、国境线、航空、航天基地、导弹 基地、银行、博物馆、监狱等的监控；城市自来水、煤气、天然气、供热管道安 全监测监控；石油、天然气长输管道安全监测监控等周界安全防卫的宽域全光纤扰动传感与定位系统的扰动定位信号时间增益控制技术，属于光纤传感检测技 术领域。
背景技术：
光纤传感技术是20世纪70年代伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而另辟新 径迅速发展起来的一种崭新的传感技术。概括地说，光纤传感器就是利用光纤将 待测量对光纤内传输的光波参量进行调制，并对被调制过的光波信号进行解调检 测，从而获得待测量值的一种装置。宽域全光纤扰动传感与定位系统的原理是基于光纤中的后向瑞利散射效应，借 助光时域反射技术来实现分布式振动测量的。扰动传感与定位系统以其可对被测 量场的连续空间进行实时测量的特点而成为光纤传感技术中极其引人注目的一项 新技术。扰动传感与定位系统不仅具有一般光纤传感器的特点，而且充分利用了 光纤空间连续分布的特点，可以在沿光纤分布的路径上同时得到被测量的时间和 空间分布信息， 一举解决了许多重大应用场合下其他类型传感器难以胜任的测量 任务，显示出十分经济和现实的应用前景。对于一些重要设施或区域，如军事禁区、高危禁区等，传统的铁丝电网对周界 安全保护、阻止非法侵入的效率非常低。而产用宽域全光纤扰动传感与定位系统， 不仅能极大的提高周界的警报效率，还能对警报地点准确定位，进行监听。从而 实现对整个重要区域的实时安全预警。对重要设施与区域、构筑周界物或埋地管 道使用宽域全光纤定位网络系统是技术发展的必然趋势，具有广阔的应用市场。 在国外，宽域全光纤扰动传感与定位系统已被大量的应用在光纤安全预警定位系统。随之光纤传感技术的不断发展和推广，各种光纤安全预警定位技术也在 不断发展。目前已有的安全监测主要有两类。 一种是分布式温度和应力监测技术， 主要利用光纤的非线性特性(拉曼效应和布里渊效应)实时采集外界事件对光纤 的温度影响和冲击应力来确定警报的位置，这种技术受到光缆的结构和光缆与报 警地点的距离限制而影响监测效果。另一种就是常用在管道破坏预警方面的声波 检测技术，该技术是利用声波沿管道传输原理，在每隔一定距离安装一个有源传 感器，采集管道沿线的声音信号加以分析，确定事件性质，进而对破坏管道事件 提前发现，但每个传感器件必须配备一套供电装置和通信装置，这不仅增加了设 备的投资和维护成本，而且这些设施本身也容易遭到破坏，使系统不能正常工作。发明内容技术问题本发明的目的是提供一种宽域全光纤扰动定位信号时间增益控制 装置，以提高微弱后向反射光信号检测和采集的准确度和稳定性。技术方案:光脉冲在光纤传播过程中，由于光纤材料和杂质对光能的吸收而引起的吸收损耗、光纤内部的散射损耗(主要指瑞利散射)，由于交界面随机的畸变 或粗糙所产生的散射损耗以及光纤弯曲产生的辐射损耗等，这些损耗中最重要的 是光纤的吸收损耗。在光纤材料中的杂质如氢氧根离子、过渡金属离子对光的吸 收能力极强，它们是产生光信号衰减的重要因数。衰耗系数是光纤最重要的特性 参数之一，在很大程度上决定了光纤传输的中继距离。由于光纤损耗的影响，光纤前后两端的瑞利散射光信号强弱相差较大。前段信号较强，若放大倍数过大将导致A/D转换电路饱和，使采集到的信号失真。后段信 号较弱，使用较大的放大倍数可增大散射信号的绝对值。为使近距离的反射信号 得到较小的放大量，而使远距离的反射信号得到较大的放大量，这样就能得到不 失真的完整接收信号，这种技术成为深度补偿，又称为时间增益控制(Time Gain Control)，简称TGC。一套完备的具有时间增益控制装置的宽域全光纤扰动传感与定位系统如附图 1所示。*由定位主机109逻辑控制，产生脉冲驱动，再由半导体激光器LD101产生 泵浦光脉冲，经光纤放大器(EDFA) 102进行功率提升后通过光纤分路器 (3dB光藕合器)103藕合进传感光纤104，在传感光纤104中将产生后向散射光，回来的后向散射光再经光纤分路器103耦合到光滤波器105进行滤波和分离，从而得到后向瑞利散射光，自此便完成了信号的采集工作。 *从光滤波器105分离出来的后向反瑞利散射光再输入至光电探测(PD) 106进行光电转换，经前级放大后，从而完成信号的光电探测工作。 *此时信号己由光功率形式转换成电平形式，再分别进入放大器107对电平 信号进行放大，而后分别由A/D采集卡108进行模数转换，从而得到数字信 号，再由定位主机109对数字信号进行信号处理、分析计算，便最终得到 报警信息。*采用时间增益控制装置的宽域全光纤扰动传感与定位系统，在将信号由光 功率形式转换成电平形式后，在电路中加上TGC控制电路llO，实现对电信 号的时间增益控制。宽域全光纤扰动定位信号时间增益控制装置，其特征是LD激光器信号发射端 经光纤放大器连接至光纤分路器的信号耦合端，LD激光器驱动端连到定位主机的 PCI接口；传感光纤串联在光纤分路器的信号分路端上，光纤分路器另一信号分路 端连接至光滤波器信号输入口，该光滤波器的光信号输出口依次串联光电探测器、 放大器和A/D采样卡后输出到定位主机进行信号处理；放大器有一路控制端接到 TGC控制电路，由TGC控制电路控制放大器对传感光纤近远端的放大增益系数。TGC控制电路中，第一电位器输出端连接至两级运放电路控制端，第二电位器 输出端连接至第一结型场效应管开关电路控制端，第三电位器输出端连接至第二 单级运放电路控制端；第一结型场效应管开关电路信号输出端串联到第一单级运 放电路信号控制端上，控制第一单级运放电路的状态第二结型场效应管开关电 路信号输出端串联到第二单级运放电路信号控制端，控制第二单级运放电路的状 态；时间增益触发信号和光脉冲发射信号共同连接至与电路的两个与信号输入端 上，与电路的信号输出端分别接入第二开关电路、第一开关电路控制端；而时间 增益控制信号另外连接至第二单稳态多谐振荡器、第一单稳态多谐振荡器的A端信 号输入端上，第二单稳态多谐振荡器的Q端信号输出端接至第二开关电路上，第一 单稳态多谐振荡器的Q端信号输出端接至第一开关电路上；第二开关电路的输出端 连到第二结型场效应管开关电路控制端，第一开关电路的信号输出端串联第一结 型场效应管开关电路控制端；最后，第一单级运放电路、第二单级运放电路信号 输出端一并连接到两级运放电路的信号输入端。所述的第一电位器、第二电位器、第三电位器与时间增益触发信号、光脉冲发 射信号共同形成TGC信号，时间增益触发信号与光脉冲发射信号相对应，当LD激光 器发出光脉冲时，这两个信号由低电平转为高电平，此时调节各个电位器可改变 不同区域的增益；第一电位器与两级运放电路相连，调节此电位器，可以调整总 增益；第二电位器控制第一单级运放电路，调节此电位器，可以调整远场增益； 第三电位器控制第二单级运放电路，调节此电位器，可以调整近场增益。第一结型场效应管开关电路、第二结型场效应管开关电路使用3DJ6N沟道结型 场效应管；第二开关电路、第二开关电路使用3CK9场效应管；与电路使用CD4081 集成芯片；第二单稳态多谐振荡器、第一单稳态多谐振荡器使用CD4528多谐振荡 器集成芯片。 实现原理 1. TGC原理由于光纤本身的吸收作用，光信号在光纤中按照指数规律衰减，如附图2(a)、 (b)所示。经过时间增益补偿后，不同距离的接收信号幅度不再衰减，从而得到不 失真信号，如附图2(c)、 (d)所示。分析TGC问题可用平均吸收系数，以a (l)表示平均衰减系数，把衰减系数看 作1的函数，用R(1)表示距离为1处的反射系数，则反射信号S(1)可表示为S (O = i (/) K /e卜2"(')" 等式(1)式中，l为光信号传播长度，t为传播时间，l=C*t。 I为入射光强度，C为光在光 纤中的传播速度。K为放大器的增益^ =〖。eP(')" 等式(2)为了消除指数项，可使光纤电路具有一个可控的增益函数，并使3(1)=2<1 (1)。此时，S(t)将只与R(l)有关。TGC控制电路是一种非线性射频放大电路，通常由几种电路组合而成。附图3 画出了TGC控制电路构成的扫描增益函数。总增益粗调控总的线性放大倍数；近增益调节控制与光纤近端的反射信号增 益；延时调节控制补偿实际开始的位置；斜率调节控制补偿增益急骤上升的程度; 曲率调节控制增益变化规律，使其按指数升、降或平滑；远增益一般用来控制光 纤远端的光反射信号增强或抑制；增强调节控制可以增强某些指定地点的光反射信号，可以使用一个矩形脉冲骑跨在增益函数上，使操作者对某一局部给出附加 放大，脉冲幅度表示增强的幅值，增强的持续时间相应于增强的作用区间，增强 延时控制增强开始的部位。将场效应管接入放大器的输入端，利用控制极电压与漏极电流之间的非线性关 系，控制负反馈电压到输入端，实现时间增益控制。还可以利用电控衰减器来实 现时间增益控制，可以由二极管、三极管或场效应管的网络电路构成， 一般通过 调节二极管、三极管或场效应管的支流工作点来改变它们的微变参数，从而改变 衰减器的衰减系数来实现增益控制，将衰减器接入放大电路中。方法一，通过单一模拟电路，用三个电位器控制总增益、近场和远场增益，采 用N沟道的结型场效应管作模拟开关，进行时间增益控制。方法二，通过模拟/数字混合电路，使用AD604、 AD7226等模拟芯片，并将模拟 电路与微处理器接口相连，使增益数字量转化为模拟量，实现时间增益控制。有益效果将TGC控制电路配上相应的光路系统而构成的宽域全光纤扰动传 感与定位系统，对提高微弱光反射信号检测和采集的准确度和稳定性的效果显著， 通过调节相应电位器或数字增益控制信号，能有效地对各电位器对应的区域反射 信号强度进行调节。在将较远距离的光反射信号合理放大的同时，短距离的反射 信号又不会出现失真，从而可提高整个宽域全光纤定位网络系统的定位分辨率， 并使整个系统的光纤定位长度达到60KM以上。
图l时间增益控制的宽域全光纤定位网络系统原理图， 图2TGC原理图，其中(a)信号强度随距离衰减曲线；(b)不同距离接收信 号的幅度；(C)时间补偿增益曲线；(d)相应补偿后的波形。 图3 TGC时间增益函数原理图，图4宽域全光纤扰动传感与定位系统方案一整体框架图， 图5宽域全光纤扰动传感与定位系统方案一TGC电路原理框图， 图6宽域全光纤扰动传感与定位系统TGC电路控制曲线， 图7宽域全光纤扰动传感与定位系统方案二整体框架图， 图8宽域全光纤扰动传感与定位系统方案二TGC电路原理框图， 其中101—LD激光器 102—光纤放大器103—光纤分路器105—光滤波器 107—放大器 109—定位主机终端 lll一放大釆样电路 201—第一电位器 203—第三电位器 205—第一单级运放电路207— 第一结型场效应管开关电路208— 第二结型场效应管开关电路104—传感光纤106—光探测器 108—A/D采样卡 IIO—TGC控制电路202—第二电位器 204—两级运放电路 206—第二单级运放电路209—与电路211—第二单稳态多谐振荡器 213—第二开关电路 301—D/A转换器 303_滤波器 305—A/D转换器。210—第一单稳态多谐振荡器 212—第一开关电路302—可变增益控制器 304—运算放大器具体实施方式
本发明对应方法一的具体构成如附图4所示，LD激光器101信号发射端输出到光 纤放大器102信号输入端后，再连接至光纤分路器103的信号耦合端，而LD激光器 101驱动端连到定位主机109PCI接口。在所需保护的重要周界地下敷设的一根传感 光纤104串联在光纤分路器103的信号分路端基础上，光纤分路器103另一信号分路 端连接至光滤波器105信号输入口，该处光滤波器105的光信号输出口依次串联光 电探测器106、放大器107和A/D采样卡108后输出到定位主机109进行信号处理。放 大器107有一路控制端接至UTGC控制电路110，由TGC控制电路110控制放大器107对 传感光纤104近远端的放大增益系数。由LD激光器101发送的光脉冲经光纤放大器 102放大后，被光纤分路器103耦合进传感光纤104，在传感光纤104中不断产生后 向散射光，后向散射光经光纤分路器103耦合进光滤波器105进行滤波和分离，得 到光反射信号，再输出连接至光电探测器106进行光电转换，送入放大电路107。 放大器107由TGC控制电路110控制，以调节放大器107对传感光纤104不同区域反射信号放大级数。本方案的TGC控制电路原理如附图5所示，第一电位器201输出端连接至两级运 放电路204控制端，第二电位器202输出端连接至第一结型场效应管开关电路207控 制端，第三电位器203输出端连接至第二单级运放电路206控制端。第一结型场效 应管开关电路207信号输出端串联到第一单级运放电路205信号控制端上，控制第 一单级运放电路205的状态。第二结型场效应管开关电路208信号输出端串联到第 二单级运放电路206信号控制端，控制第二单级运放电路206的状态。时间增益触 发信号和光脉冲发射信号共同连接至与电路209的两个与信号输入端上，与电路 209的信号输出端分别接入第一开关电路212、第二开关电路213控制端。而时间增 益控制信号另外连接至两个第一单稳态多谐振荡器210、第二单稳态多谐振荡器 211的A端信号输入端上，第一单稳态多谐振荡器210的Q端信号输出端接至第一开 关电路212上，第二单稳态多谐振荡器211的Q端信号输出端接至第二开关电路213 上。第一开关电路212的输出端连到第二结型场效应管开关电路208控制端，第二 开关电路213的信号输出端串联第一结型场效应管开关电路207控制端。最后，第 一单级运放电路205、第二单级运放电路206信号输出端一并连接到两级运放电路 204的信号输入端，两级运放电路204的输出即为TGC波形。TGC信号由时间增益触发信号、光脉冲发射信号和第一电位器201、第二电位器 202、第三电位器203共同形成。时间增益触发信号与光脉冲发射信号相对应，当 LD激光器101发出光脉冲时，这两个信号由低电平转为高电平，此时调节各个电位 器可改变不同区域的增益。第一电位器201与两级运放电路204相连，调节此电位 器，可以调整总增益。第二电位器202控制第一单级运放电路205，调节此电位器， 可以调整远场增益。第三电位器203控制第一单级运放电路206，调节此电位器， 可以调整近场增益。TGC控制电路中，第一结型场效应管开关电路207、第二结型场效应管开关电路 208使用3DJ6N沟道结型场效应管；第二开关电路212、第二开关电路213使用3CK9 场效应管；与电路209使用CD4081集成芯片；第二单稳态多谐振荡器210、第一单 稳态多谐振荡器211使用CD4528多谐振荡器集成芯片。该方案中，光路系统所述LD激光器lOl、光纤放大器102、光纤分路器(耦合器) 103、传感光纤104、光滤波器105、光电探测器106、放大器107和A/D采样卡108， TGC电路中所述第一电位器201、第二电位器202、第三电位器203、两级运放电路204，第一结型场效应管开关电路207、第二结型场效应管开关电路208、第一单级 运放电路205、第二单级运放电路206、第一单稳态多谐振荡器210、第二单稳态多 谐振荡器211、第一开关电路212、第二开关电路213、与电路209均为普通市销产 品。TGC控制电路最后输出的波形如附图6所示。由定位主机110发出脉冲驱动，LD激光器101发出激光，经光纤放大器102进行 功率提升，以减小脉冲传播途中，噪声对信号的影响。而后，传输到光纤分路器 (耦合器)103被耦合进传感光纤104，对警报点进行定位。光脉冲在传感光纤104 中将产生后向散射光，回来的后向散射光再经光纤分路器103耦合进光滤波器105 进行滤波和分离，从而得到后向瑞利散射光。通过光滤波器105采集到的信号被送 入光电探测器106进行光电转换和前级放大，得到相应的电信号，在输入至放大器 107。由于光纤损耗的影响，光纤前后两端的瑞利散射光信号强弱相差较大，放大 增益需要通过TGC控制电路110进行调节，近距离的反射信号得到较小的放大增益， 远距离的反射信号得到较大的放大增益。经过放大器107放大后的不失真信号进入 A/D采样卡108采样，A/D卡输出端串联到定位主机109，定位主机109对采样到的数 字信号进行处理，得到定位结果。本发明对应方法二的具体构成如附图7所示，LD激光器101信号发射端输出到光 纤放大器102信号输入端后，再连接至光纤分路器103的光耦合端，而LD激光器lOl 驱动端连到定位主机109PCI接口。在所需保护的重要周界地下敷设的一根传感光 纤104串联在光纤分路器103的信号分路端基础上，光纤分路器103的另一信号分路 端连接至光滤波器105信号输入口，该处光滤波器105的输出依次串联光电探测器 106和放大采样电路111后输出到定位主机109。放大采样电路lll有一路控制端接 到TGC控制电路l IO的输出口 ， TGC控制电路l IO控制放大采样电路l 1 l对传感光纤 104近远端的放大增益系数。由LD激光器101发送的光脉冲经光纤放大器102放大 后，被光纤分路器103耦合进传感光纤104，在传感光纤104中不断产生后向散射， 后向散射光经光纤分路器103耦合进光滤波器105进行滤波和分离，得到光反射信 号，再输连接至光电探测器106进行光电转换，送入放大采样电路lll。放大采样 电路111由TGC控制电路110控制，以调节放大采样电路111对传感光纤104不同区域反射信号的放大级数。本方案的TGC控制电路原理如附图8所示，数字增益控制信号连接到D/A转换器 301的各个数字输入口，将数字量转换成模拟量后，输出至可变增益控制器302的模拟信号输入口。经过可变增益控制器302衰减补偿的信号，被依次输出至滤波器 303和运算放大器304后，串联到A/D转换器305进行高速采样。同时，可变增益控 制器302的VREF模拟信号端直接输出至A/D转换器305的相应VREF端，调节增益的档 次，另一路接入已经过光电探测器转换后的模拟电信号。系统中有多路数字增益 控制信号，对各个数字增益控制信号进行调节，经过D/A转换器301转换后的模拟 量，接入可变增益控制器302的控制端，实现可变增益控制器302的可控变化。模 拟电信号经过可变增益控制器302的衰减补偿后，输出至滤波器303进行滤波和分 离，由运算放大器304进行最终放大，即成为A/D转换器305的有效输入。TGC控制电路中，D/A转换器301使用AD7226D/A转换器，可变增益控制器302使 用AD604增益可变放大器，A/D转换器305使用AD9095 (10bit， 40MSPS) A/D采样芯 片，运算放大器304使用AD9631高速运算放大器。该方案中，光路系统所述LD激光器lOl、光纤放大器102、光纤分路器(耦合器) 103、传感光纤104、光滤波器105、光电探测器106。 TGC控制电路所述D/A转换器 301、可变增益控制器302、 A/D转换器305、滤波器303和运算放大器304均为市销 产品。TGC控制电路最后输出的波形如图6所示。由定位主机110发出脉冲驱动，LD激光器101发出激光，经光纤放大器102进行 功率提升。而后，传输到光纤分路器(耦合器)103被耦合进传感光纤104，对警 报点进行定位。光脉冲在传感光纤104中将产生后向散射光，回来的后向散射光再 经光纤分路器103耦合进光滤波器105进行滤波和分离，从而得到后向瑞利散射光。 通过光滤波器105采集到的信号被送入光电探测器106进行光电转换和前级放大， 得到相应的电信号，在输入至放大釆样电路lll。由于光纤损耗的影响，光纤前后 两端的后向瑞利散射光强弱相差较大，放大增益需要通过TGC控制电路(DAC)IIO进 行调节，近距离的反射信号得到较小的放大增益，远距离的反射信号得到较大的 放大增益。经过放大采样电路lll采集到的不失真数字信号，输出到定位主机109， 定位主机109对采样到的数字信号进行处理，得到定位结果。实例一 以本例来说明本发明的具体实施方式
并对本发明作进一步的说明。本 例是一实验样机，其TGC电路构成如图5所示第一电位器201输出端连接至两级运 放电路204控制端，第二电位器202输出端连接至第一结型场效应管开关电路207控 制端，第三电位器203输出端连接至第二单级运放电路206控制端。第一结型场效 应管开关电路207信号输出端串联到第一单级运放电路205信号控制端上，控制第一单级运放电路205的状态。第二结型场效应管开关电路208信号输出端串联到第 二单级运放电路206信号控制端，控制第二单级运放电路206的状态。时间增益触 发信号和光脉冲发射信号共同连接至与电路209的两个与信号输入端上，与电路 209的信号输出端分别接入第一开关电路212、第二开关电路213控制端。而时间增 益控制信号另外连接至两个第一单稳态多谐振荡器210、第二单稳态多谐振荡器 211的A端信号输入端上，第一单稳态多谐振荡器210的Q端信号输出端接至第一开 关电路212上，第二单稳态多谐振荡器211的Q端信号输出端接至第二开关电路213 上。第一开关电路212的输出端连到第二结型场效应管开关电路208控制端，第二 开关电路213的信号输出端串联第一结型场效应管开关电路207控制端。最后，第 一单级运放电路205、第二单级运放电路206信号输出端一并连接到两级运放电路 204的信号输入端，两级运放电路204的输出即为TGC波形。其中，第一结型场效应管开关电路207、第二结型场效应管开关电路208使用 3DJ6N沟道结型场效应管；第二开关电路212、第二开关电路213使用3CK9场效应管； 与电路209使用CD4081集成芯片；第二单稳态多谐振荡器210、第一单稳态多谐振 荡器211使用CD4528多谐振荡器集成芯片，其他运放均使用市售普通运放。TGC信号由时间增益触发信号、光脉冲发射信号和第一电位器201、第二电位器 202、第三电位器203共同形成。时间增益触发信号与光脉冲发射信号相对应，当 LD激光器101发出光脉冲时，这两个信号由低电平转为高电平，此时调节各个电位 器可改变不同区域的增益。第一电位器201与两级运放电路204相连，调节此电位 器，可以调整总增益。第二电位器202控制第一单级运放电路205，调节此电位器， 可以调整远场增益。第三电位器203控制第一单级运放电路206，调节此电位器， 可以调整近场增益。此TGC控制电路配上前面所述相应的光路系统而构成的宽域全光纤扰动传感与 定位系统，对提高微弱光反射信号检测和采集的准确度和稳定性的效果显著。通 过调节电位器或数字增益控制信号，能有效地对各区域反射信号强度进行控制， 从而提高了整个宽域全光纤定位网络系统的定位精度。实例二本例也是一实验样机。其TGC控制电路构成如图8所示数字增益控制 信号连接到D/A转换器301的各个数字输入口，将数字量转换成模拟量后，输出至 可变增益控制器302的模拟信号输入口 。经过可变增益控制器302衰减补偿的信号， 被依次输出至滤波器303和运算放大器304后，串联到A/D转换器305进行高速采样。同时，可变增益控制器302的VREF模拟信号端直接输出至A/D转换器305的相应VREF 端，调节增益的档次，另一路接入已经过光电探测器转换后的模拟电信号。系统中有多路数字增益控制信号，对各个数字增益控制信号进行调节，经过D/A 转换器301转换后的模拟量，接入可变增益控制器302的控制端，实现可变增益控 制器302的可控变化。模拟电信号经过可变增益控制器302的衰减补偿后，输出至 滤波器303进行滤波和分离，由运算放大器304进行最终放大，即成为A/D转换器 305的有效输入。TGC控制电路中，D/A转换器301使用AD7226D/A转换器，可变增益控制器302使 用AD604增益可变放大器，A/D转换器305使用AD9095 (10bit， 40MSPS) A/D采样芯 片，运算放大器304使用AD9631高速运算放大器。此TGC控制电路配上前面所述相应的光路系统而构成的宽域全光纤扰动传感与 定位系统，对提高微弱光反射信号检测和采集的准确度和稳定性的效果显著。通 过调节电位器或数字增益控制信号，能有效地对各区域反射信号强度进行控制， 从而提高了整个宽域全光纤定位网络系统的定位精度。
权利要求
1.一种宽域全光纤扰动定位信号时间增益控制装置，其特征是LD激光器(101)信号发射端经光纤放大器(102)连接至光纤分路器(103)的信号耦合端，LD激光器(101)驱动端连到定位主机(109)的PCI接口；传感光纤(104)串联在光纤分路器(103)的信号分路端上，光纤分路器(103)另一信号分路端连接至光滤波器(105)信号输入口，该光滤波器(105)的光信号输出口依次串联光电探测器(106)、放大器(107)和A/D采样卡(108)后输出到定位主机(109)进行信号处理；放大器(107)有一路控制端接到TGC控制电路(110)，由TGC控制电路(110)控制放大器(107)对传感光纤(104)近远端的放大增益系数。
2. 根据权利要求l所述的宽域全光纤扰动定位信号时间增益控制装置，其特 征是TGC控制电路(110)中，第一电位器(201)输出端连接至两级运放电路(204) 控制端，第二电位器(202)输出端连接至第一结型场效应管开关电路(207)控 制端，第三电位器(203)输出端连接至第二单级运放电路(206)控制端；第一 结型场效应管开关电路(207)信号输出端串联到第一单级运放电路(205)信号 控制端上，控制第一单级运放电路(205)的状态;第二结型场效应管开关电路(208) 信号输出端串联到第二单级运放电路(206)信号控制端，控制第二单级运放电路(206)的状态；时间增益触发信号和光脉冲发射信号共同连接至与电路(209) 的两个与信号输入端上，与电路(209)的信号输出端分别接入第二开关电路(212)、 第一开关电路(213)控制端；而时间增益控制信号另外连接至第二单稳态多谐振 荡器(210)、第一单稳态多谐振荡器(211)的A端信号输入端上，第二单稳态多 谐振荡器(210)的Q端信号输出端接至第二开关电路(212)上，第一单稳态多谐 振荡器(211)的Q端信号输出端接至第一开关电路(213)上；第二开关电路(212) 的输出端连到第二结型场效应管开关电路(208)控制端，第一开关电路(213) 的信号输出端串联第一结型场效应管开关电路(207)控制端；最后，第一单级运 放电路(205)、第二单级运放电路(206)信号输出端一并连接到两级运放电路(204)的信号输入端。
3. 根据权利要求2所述的宽域全光纤扰动定位信号时间增益控制装置，其特 征是所述的第一电位器(201)、第二电位器(202)、第三电位器(203)与时间 增益触发信号、光脉冲发射信号共同形成TGC信号，时间增益触发信号与光脉冲发射信号相对应，当LD激光器(101)发出光脉冲时，这两个信号由低电平转为高电 平，此时调节各个电位器可改变不同区域的增益；第一电位器(201)与两级运放 电路(204)相连，调节此电位器，可以调整总增益；第二电位器(202)控制第 一单级运放电路(205)，调节此电位器，可以调整远场增益；第三电位器(203) 控制第二单级运放电路(206)，调节此电位器，可以调整近场增益。
4.根据权利要求2所述的宽域全光纤扰动定位信号时间增益控制装置，其特 征是第一结型场效应管开关电路(207)、第二结型场效应管开关电路(208)使 用3DJ6N沟道结型场效应管；第二开关电路(212)、第二开关电路(213)使用3CK9 场效应管；与电路(209)使用CD4081集成芯片；第二单稳态多谐振荡器(210)、 第一单稳态多谐振荡器(211)使用CD4528多谐振荡器集成芯片。
全文摘要
宽域全光纤扰动定位信号时间增益控制装置的结构是LD激光器(101)信号发射端经光纤放大器(102)连接至光纤分路器(103)的信号耦合端，LD激光器(101)驱动端连到定位主机(109)的PCI接口；传感光纤(104)串联在光纤分路器(103)的信号分路端上，光纤分路器(103)另一信号分路端连接至光滤波器(105)信号输入口，该光滤波器(105)的光信号输出口依次串联光电探测器(106)、放大器(107)和A/D采样卡(108)后输出到定位主机(109)进行信号处理；放大器(107)有一路控制端接到TGC控制电路(110)，由TGC控制电路(110)控制放大器(107)对传感光纤(104)近远端的放大增益系数。
文档编号G01D5/353GK101246025SQ20081002448
公开日2008年8月20日 申请日期2008年3月21日 优先权日2008年3月21日
发明者孙小菡, 强 殷, 王晓勇, 丰 田, 赵兴群, 卿 陈 申请人:东南大学