一种远距离信号传输系统的制作方法

本发明涉及信号传输领域，具体涉及一种远距离信号传输系统。

背景技术：

在实际应用中，许多情况要用各种传感器，传感器通常将要检测的物理量例如温度、气压、浓度等转换成电信号。从传感器输出的电信号通常具有非常微小的电压，比如毫伏，甚至微伏。而且传感器一般会远离信号处理设备，微弱的电信号是通过电线传送到另一端，而这个传输过程会受到各种干扰并可能出现较大的衰减，尤其是在一些比较复杂的电磁环境。比较好的做法是在传感器端即作信号调理，使检测到的信号先具备较强的抗干扰和抗衰减能力，再传送出去。最直接的方法就是在传感器端设置信号放大器。但信号放大器需要电源驱动，所以要在传感器端供电，但是电池等要更换而且需要使用很多传感器，并不方便。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种远距离信号传输系统，该系统通过将远端的传感器输出的电信号转换成光信号进行远距离传输，由于光信号在光纤中传输的衰减度小、抗干扰度高；再将该光信号重新转换为电信号，即可得出在远端的传感器输出的信息，达到长距离输出下抗干扰抗衰减的目的。

本发明是通过以下技术实现的：

一种远距离信号传输系统，包括近端处理器、远端处理器以及光纤，所述远端处理器与外界传感器电连接，所述远端处理器与近端处理器通过光纤交换光信号与光能；其中，远端处理器包括用于将外界传感器传输的电信号放大，并将放大后的电信号转化成光信号，再将该光信号通过光纤传输至近端处理器；近端处理器包括用于接收从远端处理器传输过来的光信号，并将该光信号转化成电信号，再将该电信号调理后输出；所述近端处理器还包括光源，所述远端处理器还包括光电池，所述光源通过光纤将光能传输至光电池。

其中，所述光纤包括信号光纤和能量光纤，所述信号光纤用于远端处理器将所述光信号传输至近端处理器；所述能量光纤用于近端处理器将所述光能传输至远端处理器。

其中，所述远端处理器包括信号放大模块、电致发光模块以及光电池；所述信号放大模块分别与外界传感器和电致发光模块电连接；所述光电池通过能量光纤从近端处理器接收光能；所述光电池将接收的光能转化为电能，并分别为信号放大模块和电致发光模块提供电能。

其中，所述光电池与电致发光模块之间设有运算放大模块。

其中，所述电致发光模块为发光二极管。

其中，所述近端处理器包括光源、光接收模块和信号调理模块；所述光接收模块通过信号光纤从远端处理器接收光信号，并与信号调理模块连接；所述光源发出的光能通过能量光纤传输至远端处理模块。

其中，所述远端处理器还包括数模转换模块，所述近端处理器还包括模数转换模块；所述电致发光模块通过模数转换模块光纤连接，所述光接收模块通过数模转换模块与光纤连接。

本发明的有益效果：

本发明的一种远距离信号传输系统，包括有近端处理器、远端处理器以及光纤，近端处理器、远端处理器通过光纤交换光信号。外界传感器将检测到的物理量转化成电信号，并将该电信号发送至远端处理器。远端处理器的光电池首先从近端处理器接收光能，该光能由近端处理器的光源产生；光电池为远端处理器提供电能，传感器的电信号在远端处理器内进行信号放大并转化成光信号，该光信号通过光纤发送到近端处理器；近端处理器再将该光信号转化成电信号，调理后并输出。由于光信号在传输过程中的衰减度小、抗干扰度高，相较于传统的电线传输有明显的优势。

附图说明

利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1为本发明的整体模块示意图。

图2为本发明的远端处理器电路图。

图3为本发明的远端处理器经功率放大的电路图。

图4为本发明的近端处理器电路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1所示，一种远距离信号传输系统，包括近端处理器、远端处理器以及光纤，所述远端处理器与外界传感器电连接，所述远端处理器与近端处理器通过光纤交换光信号与光能；其中，远端处理器包括用于将外界传感器传输的电信号放大，并将放大后的电信号转化成光信号，再将该光信号通过光纤传输至近端处理器；近端处理器包括用于接收从远端处理器传输过来的光信号，并将该光信号转化成电信号，再将该电信号调理后输出；所述近端处理器还包括光源，所述远端处理器还包括光电池，所述光源通过光纤将光能传输至光电池。

具体的，本实施例的远距离信号传输系统，包括有近端处理器、远端处理器以及光纤，近端处理器、远端处理器通过光纤交换光信号。外界传感器将检测到的物理量转化成电信号，并将该电信号发送至远端处理器。远端处理器的光电池首先从近端处理器接收光能，该光能由近端处理器的光源产生；光电池为远端处理器提供电能，传感器的电信号在远端处理器内进行信号放大并转化成光信号，该光信号通过光纤发送到近端处理器；近端处理器再将该光信号转化成电信号，调理后并输出。由于光信号在传输过程中的衰减度小、抗干扰度高，相较于传统的电线传输有明显的优势。

具体的，所述光纤包括信号光纤和能量光纤，所述信号光纤用于远端处理器将所述光信号传输至近端处理器；所述能量光纤用于近端处理器将所述光能传输至远端处理器。由于光纤的体积较小，抗干扰性强，故可将信号光纤和能量光纤包装在一起，减少布线。

本实施例中在信号光纤传输的光信号为模拟光信号，若在信号光纤中传输的是数字光信号，则需要在远端处理器各自安装有模数转换模块，在近端处理器内安装有数模转换模块，电致发光模块通过模数转换模块光纤连接，光接收模块通过数模转换模块与光纤连接；并规定好相关的通讯协议，以完成远端处理器与近端处理器之间的数字信号传递。数字信号的好处在于无需双方知道什么时候开始，字节长度等，方便了信号的转换与读取。

如图2所示，所述远端处理器包括信号放大模块、电致发光模块以及光电池；所述信号放大模块分别与外界传感器和电致发光模块电连接；所述光电池通过能量光纤从近端处理器接收光能；所述光电池将接收的光能转化为电能，并分别为信号放大模块和电致发光模块提供电能。一般情况下，运算放大器需要正负电源，我们可以用两组光电池提供，且运放的功率一般非常低，都在毫瓦和微瓦，故用几个光电池足够驱动其工作。由于光电池运算放大器，发光二极管都是半导体器件，所以，我们完全可能将上面的电路做成集成电路模块，只要在封装外面留下两个窗口，一个接能量光纤，一个接信号光纤。在本实施例中的电致发光模块为发光二极管。

另外，若运放输出不能直接驱动发光二极管，可以考虑增加一级功率放大，在所述光电池与电致发光模块之间设有运算放大模块，如图3所示。不过，增加的功率放大非常有限，因为功率放大电源只能来自光电池。

如图4所示，所述近端处理器包括光源、光接收模块和信号调理模块；所述光接收模块通过信号光纤从远端处理器接收光信号，并与信号调理模块连接；所述光源发出的光能通过能量光纤传输至远端处理模块。和远端处理器的情况一样，这些半导体器件都可以集成到一块芯片上，只留出两个窗口，一个窗口有光源用来发射光能到能量光纤，一个窗口用于接收从远端处理器发送回来的光信号。近端处理器由于有电源，也可以用单电源运算电路来实现，省去正负电源的麻烦。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。