[發明專利]一種模擬信號遠距離傳輸的方法

在審

• 申請號: 201811233440.6
• 申請日: 2018-10-23
• 公開（公告）號: CN109217928A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發明（設計）人: 武旭;王林森;蔣力;李亞;左英
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: H04B10/25
• 分類號: H04B10/25;H04B10/2507
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發明公開了一種模擬信號遠距離傳輸的方法，利用AD650構成壓頻和頻壓轉換電路，先將模擬信號轉換成區間±5 V的信號波，后經壓頻轉換變成一定頻率的方波脈沖列，經光纖傳輸到遠處的控制中心，接著再將脈沖列送入頻壓轉換電路還原成電壓信號，最終送入控制器進行處理。本發明的方案可以有效地傳輸高頻模擬信號，既無衰減，又有良好的抗干擾能力，且傳輸距離達200 m，傳輸過程中延時小于100us。

技術領域

本發明涉及信號控制及處理技術領域，尤其涉及一種模擬信號遠距離傳輸的方法。

背景技術

在基于微型處理器的測控系統中，快速準確地捕捉現場電氣物理量的參數是實施自動控制的基礎和條件；而在大多數測控系統中，控制器與被控對象往往有一定距離，電磁干擾信號不可避免地要混入連接導線。特別在核聚變領域(如EAST全超導托克馬克裝置)，裝置周圍分布著很強的磁場，控制對象和控制系統時常需要遠距離分離，這時就需要將傳感器轉換后的模擬信號傳輸到控制中心進行模數轉換(ADC)后再送到控制器進行處理；同樣，在高壓設備中也有這種需求。為了消除信號傳輸中的各種干擾，除了合理地處理接地問題外，還必須使輸入電路與輸出電路彼此隔離，再對信號進行遠距離傳輸。現有的模擬信號隔離傳輸方法有直接隔離法和間接隔離法，其中直接隔離法原理簡單但是傳輸距離短，調制解調法傳輸距離長，但是傳輸精度低。

發明內容

本發明的目的是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種模擬信號遠距離傳輸的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種模擬信號遠距離傳輸的方法，包括有電壓采樣部分、壓頻轉換部分、光纖傳輸部分和頻壓轉換部分，具體內容如下：

電壓采樣部分：把霍爾電流傳感器安裝在EAST快控逆變電源的輸出端，EAST快控逆變電源正常工作時，EAST快控逆變電源輸出端有相應的電流流出，此時霍爾電流傳感器輸出一個電流信號，經過電阻取樣后得到一個區間±5V的信號波，作為輸入信號送到壓頻轉換部分；

壓頻轉換部分(V/F)：信號波經壓頻轉換部分線性變換為一定頻率(幾十到幾百kHz)的方波脈沖列，然后傳到光纖傳輸部分的光纖發送器中，光纖兩端沒有直接的電聯系,實現了電氣隔離；

光纖傳輸部分：光纖發送器將方波脈沖信號變成光信號，依次經過光纖和光纖接收器將光信號發送到頻壓轉換部分；

頻壓轉換部分：經頻壓轉換部分將光信號轉換為模擬電壓信號。

所述的壓頻轉換部分和頻壓轉換部分均采用芯片AD650實現壓頻轉換和頻壓轉換的。

所述的光纖發送器的型號為HFBR1521；所述的光纖接收器的型號為HFBR2521。

壓頻轉換原理可描述如下:輸入電壓信號經輸入電阻變為電流信號，經積分器對積分電容充電，同時電容電壓值和內部的基準電壓進行比較，一旦到達閾值，內部開關斷開積分回路，變為內部恒流源對電容的反向積分，仍與閥值電壓比較，直到基準電壓大小時再次重復上述過程，與此同時輸出脈沖列，從而實現壓頻轉換，且存在電壓越大，脈沖列頻率越高。

本發明的優點是：本發明利用壓頻和頻壓轉換電路，先把模擬信號經壓頻轉換變成一定頻率的方波脈沖列，經光纖傳輸到遠處的控制中心，再將脈沖列送入頻壓轉換電路還原成電壓信號，最終把電壓信號轉換成數字信號送入控制器進行處理。本發明的方案可以有效地傳輸高頻模擬信號，既無衰減，又有良好的抗干擾能力，且傳輸距離達200m，傳輸過程中延時小于100us。

附圖說明

圖1為本發明的工作流程圖。

圖2為壓頻轉換部分電路圖。

圖3為積分電容工作原理圖(圖3a為積分過程電路圖；圖3b為復位過程電路圖)。

圖4為頻壓轉換部分電路圖。