[發明專利]自帶校準與補償的雷電電磁脈沖光纖傳輸測試系統

在審

• 申請號: 201710215343.3
• 申請日: 2017-04-03
• 公開（公告）號: CN107016848A
• 公開（公告）日: 2017-08-04
• 發明（設計）人: 石立華;劉波;邱實;段艷濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: G08C25/00
• 分類號: G08C25/00;G08C23/06;G01R29/08
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技術領域

本發明涉及一種自帶校準與補償的雷電電磁脈沖光纖傳輸測試系統。

背景技術

雷電是當今時代的一大公害，特別是對油庫、航天發射中心、機場、景區等重點目標區域的安全構成很大威脅，每年都因雷災造成重大損失。據統計，每年我國因雷擊造成的經濟損失達數億元。雷電電磁脈沖的監測對雷電事故的分析和雷電防護的效果具有重要意義。雷電作為一種高功率電磁脈沖，會產生較強的電磁場，基于光纖通道的光纖傳輸技術的發展，不僅克服了傳統的微波傳輸和同軸電纜傳輸的瓶頸和電磁干擾問題，而其本身也具有許多突出的優點，如損耗低，頻帶寬，傳輸信息容量大，抗電磁干擾能力高和絕緣性能良好，能在電臺密布區域、高壓輸電線和電氣化鐵路附近等惡劣環境中正常工作。

模擬量光纖傳輸系統通常由阻抗變換電路、前置放大器、電/光轉換器件（光發射機）、光/電轉換器件（光接收機）和傳輸光纖組成，由于電源電壓、環境溫度等因素會影響系統的傳輸比和線性度，都可能會使接收信號產生失真。目前對光纖傳輸系統的測試通常采用信號發生器產生標準信號輸入的方法，但是信號發生器測試的方法通常只適合于實驗室測試，而在實際測試中，外場長期監測、無人值守、經常性檢查和校準需求，需考慮便攜和簡易的因素進行實時的在線測試和校準，因此有必要在光纖傳輸系統的通道范圍內產生一個信號，測試其輸出信號與輸入信號的之間的相互關系，實現其測試和校準的快捷性和高效性。

目前，雷電電磁脈沖的測試校準主要通過信號發生器產生多個不同幅度的脈沖波，本發明利用單片機簡便、模塊化的優良特點，通過單片機控制DA模塊產生階梯波，設計了一種自帶校準與補償的雷電電磁脈沖的光纖傳輸測試系統。

發明內容

本發明的目的：針對傳統的信號發生器測試方法機動性較差的不足，提出一種自帶校準與補償的光纖傳輸測試系統，解決光纖傳輸系統在線測試與校準的問題，實現了在雷電電磁脈沖信號的現場測量時，對光纖傳輸系統的采樣信號進行實時測量和校準。

本發明的技術方案是：帶校準與補償的模擬信號光纖傳輸測試系統是在雷電電磁脈沖測量系統的前端增加單片機、繼電器模塊、DA模塊、測溫模塊，通過繼電器開關將標準回路導通，分析接收信號與校準信號差異，其特征在于：包括光纖模擬量傳輸模塊、光纖485信號傳輸模塊、電磁場天線、單片機、DA模塊、繼電器模塊、測溫模塊、監控計算機和校準程序，其中，單片機通過IO口與DA模塊和繼電器模塊相連，通過串口與上位機相連，繼電器模塊包含繼電器和驅動電路兩部分，繼電器開關1用于控制原始信號的接入，繼電器開關2用于控制DA模塊產生的信號的接入。

DA模塊產生的階梯波信號由頻率可調、檔位可調的等電位差的階梯幅度構成。

結合測量的電磁脈沖信號，在測溫模塊測得系統所在的環境溫度變化大于設定的溫度閾值時用校準程序對電磁脈沖信號的幅值進行校準和補償。

校準程序如圖2所示，包含以下步驟：

S01：利用DA模塊產生的校準信號和通過系統后的信號構成系統傳輸比：將模擬量光纖傳輸系統后的信號的每一個檔位的幅度值與原始校準信號的相應檔位的幅度值的比較，通過式（1）獲得模擬量光纖傳輸系統的傳輸比描述參數。

（1）

其中，表示系統第個檔位的傳輸比，表示DA模塊產生的校準信號的第個檔位幅度值，表示通過系統后的信號的第個檔位幅度值。

S02：傳輸比的線性擬合：根據系統每個檔位的傳輸比構建輸入信號幅度與傳輸比的曲線并進行線性擬合，結合電磁脈沖信號幅值和擬合方程得到對應的傳輸比。

S03：電磁脈沖信號的幅值校準：將S02步驟中得到的和，通過式（2）獲得校準后的幅值。

（2）

其中，表示校準后的幅值。

本發明具有如下有益效果：

1、系統采用模塊化設計，操作簡單；

2、系統高效快速實現對光纖傳輸系統的在線測試和校準，提供了新的解決途徑；

3、系統DA模塊產生的多檔階梯波信號具有多個檔位的幅度值，可大大減小了系統的測試和校準的工作量；

4、系統DA模塊有穩定的電壓源供電，保證產生的階梯波信號具有較好的穩定性。

附圖說明

圖1為本發明測試校準系統的結構圖。

圖2為本發明系統的校準程序流程圖。

圖3為本發明的一種系統實施案例的輸出與輸入幅值比圖。

具體實施方式

實施例：