專利名稱：一種嵌入式光纖光柵解調主機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種光纖光柵解調主機，尤其是一種適用在電力、建筑、石油、交通等需要解調光纖光柵傳感器信號的系統(tǒng)中，實現(xiàn)對溫度、應力、應變等監(jiān)測的嵌入式光纖光柵解調主機。
背景技術：
光纖光柵解調器可實現(xiàn)對光纖光柵傳感器信號的解碼功能，是將傳感器的光信號轉換為電信號的核心模塊。光纖布拉格光柵(FBG)是國際上新興的一種在光纖通訊、光纖傳感等光電子處理領域有著廣泛應用前景的基礎性光纖器件。作為傳感元件，光纖光柵將被感測信息轉化為其反射波長的移動，即波長編碼，因而不受光源功率波動和系統(tǒng)損耗的影響。FBG傳感器的關鍵就在于精確的檢測Bragg反射波長的微小移動，即對波長編碼信號進行解調。目前，國內實現(xiàn)光纖光柵傳感解調和解碼的設備都采用工控機的方式，同時配 ·有專門的ASE光源輸出模塊，以及其他電源等附屬模塊，所以其架構實現(xiàn)所需設備繁多、組網(wǎng)分散，不利于調試施工；而且工控機版的解調儀的穩(wěn)定性、可靠性直接受工控機質量的影響，同時系統(tǒng)軟硬件配置不靈活、擴展性能較差，這種工控機式的軟硬件組裝方式也無法滿足工業(yè)場所使用可靠性的要求。
發(fā)明內容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術實現(xiàn)中存在影響光纖光柵解調系統(tǒng)穩(wěn)定性差、配置固定、功能無法擴展、系統(tǒng)組網(wǎng)涉及設備多、測試調試工作量大、成本高的缺陷和問題，提供一種模塊化配置、擴展式接口、并將ASE光源與解調模塊結構一體化設計、成本較低的嵌入式光纖光柵解調主機。實現(xiàn)本實用新型的目的所采取的技術解決方案是該嵌入式光纖光柵解調主機包括有電源板、空擋板、裝置機箱、OS光開關板、ASE解調板、Al模擬量板、DO控制量板、DI開關量板、RS通訊板、嵌入式CPU板及可擴展ISA插槽式母板，其特征在于所說的電源板，空擋板，裝置機箱，OS光開關板，ASE解調板，Al模擬量板，DO控制量板，DI開關量板，RS通訊板，嵌入式CPU板通過總線標準接插件接口依次插在母板上，母板上設有多種標準接插件接口，能實現(xiàn)靈活擴展。同時我們針對工業(yè)應用配置了統(tǒng)一接口的模擬量板、開關量板、控制量板，實現(xiàn)系統(tǒng)功能擴展。本實用新型與現(xiàn)有技術相比有益效果為I、由于本實用新型一種嵌入式光纖光光柵解調主機的ASE光源及光纖光柵解調模塊采用集中化設計，共同放到一個嵌入式主機設備中。其中ASE解調板上配置有ASE光源和光纖光柵解調器(FBGA)，OP光開關板上固定了光開關模塊，二者均可背插固定到嵌入式主機中,這樣,使得系統(tǒng)集成度高、成本低,并且易于調試和施工。2、由于本實用新型一種嵌入式光纖光柵解調主機的整體板卡采用背插式設計，各板卡可根據(jù)需要靈活配置，便于拆卸和更換，即使有板卡損壞需要更換，那只需更換相應板卡，而整個設備無需更換處理，降低設備更換成本，提高設備的利用率。[0007]3、由于本實用新型ー種嵌入式光纖光光柵解調主機的的母板采用總線擴展方式，并留有多個板卡接ロ，這樣可以根據(jù)需要靈活配置板卡，如模擬量、開關量、控制量板卡，實現(xiàn)相應功能。因為設備靈活的配置及擴展功能，使得再次設備上的二次功能開發(fā)較為簡単，開發(fā)進度快、周期短，并且減少 了研發(fā)投入，并可是產(chǎn)品盡快投放市場產(chǎn)生經(jīng)濟效益。

圖I是本實用新型的結構示意圖；圖2是ASE解調板結構示意圖；圖3是OS光開關板結構示意圖；圖中I、電源板，2、空擋板，3、裝置機箱，4、OS光開關板，5、ASE解調板，6、Al模擬量板，7、DO控制量板，8、DI開關量板，9、RS通訊板，10、嵌入式CPU板，11、母板，12、標準接插件接ロ，13、ASE光源，14、FBGA解調器，15、印制板，16、串行通訊接ロ，17、光纖輸出，18、光開關模塊，19、光纖接ロ法蘭,20、光纖輸入,21、通道輸出光纖。
具體實施方式
以下結合附圖說明和具體實施方式
對本實用新型作進ー步詳細的說明。參見圖I-圖3，該嵌入式光纖光柵解調主機，包括有電源板I、空擋板2、裝置機箱3、0S光開關板4、ASE解調板5、AI模擬量板6、D0控制量板7、DI開關量板8、RS通訊板9、嵌入式CPU板10及可擴展ISA插槽式母板11，其特征在于所說的電源板I，空擋板2，裝置機箱3，OS光開關板4，ASE解調板5，Al模擬量板6，DO控制量板7，DI開關量板8，RS通訊板9，嵌入式CPU板10通過總線標準接插件接ロ 12依次插在母板11上，母板11上設有多種標準接插件接ロ 12，能實現(xiàn)靈活擴展。同時我們針對エ業(yè)應用配置了統(tǒng)ー接ロ的模擬量板6、開關量板8、控制量板7，實現(xiàn)系統(tǒng)功能擴展。所述嵌入式CPU板10是主機核心數(shù)據(jù)采集處理模塊，該板卡長205. 67mm,寬144. 45_，板卡配置有標準的96線標準接插件接ロ 12，工作時和母板11接插件接ロ連接。所述電源板I是主機的電源模塊，負責整個主機的電源輸出，提供5V、3. 3V、24V等，該板卡長205. 67mm，寬144. 45mm，板卡配置有標準的64線標準接插件接ロ 12，工作時和母板11接插件接ロ連接。所述可擴展ISA插槽式母板11是主機的片外總線及標準接插件接ロ 12整體輸入輸出接ロ，負責將嵌入式CPU板10、電源板I的數(shù)據(jù)交互功能，該板卡可配置6到12個標準的64或96線標準接插件接ロ 12。所述ASE解調板5是光纖光柵解調主機的核心功能板卡，提供ASE光源13和FBGA解調器14，該板卡長205. 67mm，寬144. 45mm，板卡由標準接插件接ロ 12提供電源，通過串行通訊接ロ 16實現(xiàn)數(shù)據(jù)與CPU板10的交互功能。ASE光源13通過光纖輸出17連接到OS光開關板4的光纖輸入20。所述OS光開關板4是光纖光柵解調主機的光路通道的擴展板卡，該板卡長205. 67mm，寬144. 45mm，板卡由標準接插件接ロ 12實現(xiàn)供電，通過串行通訊接ロ 16實現(xiàn)數(shù)據(jù)與CPU板10的交互功能。其可靈活配置成8路、16路、24路、32路、48路、64路，工作時和母板11接插件接ロ連接。OS光開關板4通過通道輸出光纖21將光信號輸出到接ロ法蘭19，外部再連接光纜或傳感器。所述主機機箱3是光纖光柵解調主機各板卡的機械固定部分，主機機箱是4U高，19英寸全寬，也可改成19英寸半寬。所述模擬量板6、開關量板8、控制量板7是整個主機功能擴展部分板卡，該系列板卡長205. 67mm,寬144. 45mm,板卡配置有64線標準接插件接ロ 12，工作時和母板11接插件
接ロ連接。本發(fā)明的原理說明如下ー種嵌入式光纖光柵解調主機是對光纖光柵將被感測信息轉化為其反射波長的移動(波長編碼)的感知，是對波長編碼信號進行解調，利用光纖光柵的布拉格原理來感知·外界物理量。即光纖光柵解調主機中的ASE光源泵浦射出ー寬譜光塬，通過OS光開關分時切換成多路到各路光纖光柵傳感器，在傳感器因外界激勵的影響時，如溫度、應變或應力，都將導致其波長的改變，這個改變可以從光柵的發(fā)射光譜中檢測出來，也就是被主機系統(tǒng)中的光纖光柵解調模塊所檢測出來，此時系統(tǒng)將這個改變后的布拉格波長與之前沒有受激勵影響時的布拉格波長進行比較，來測定光柵受激勵程度，光纖光柵解調處理模塊將該數(shù)據(jù)給計算機后進行計算和分析，就可以得出不同OS光開關通道上各傳感器的物理數(shù)據(jù)，如溫度、壓カ和應變的大小。由于ー種嵌入式光纖光柵解調主機采用嵌入式軟硬件設計思路，總線出板，而ASE光源與波長解調模塊一體化設計，功能獨立，各板卡采用標準接插件與總線相連工作，配置靈活，方便可靠。如此結構設計提高了系統(tǒng)整體的集成度，減少了設備數(shù)量，降低了施工難度和周期；同時因整個系統(tǒng)采用嵌入式エ業(yè)設計原理，所以也提高了系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和可靠性。由上可見，本發(fā)明實現(xiàn)了ー種將ASE光源及光纖光柵解調模塊一體化設計，將ニ者集中到一個主機中，實現(xiàn)了 ASE光源與光纖光柵解調模塊(FBGA)的統(tǒng)一，減少了分散裝置數(shù)量，降低了系統(tǒng)構建成本；同時，通過標準接ロ可實現(xiàn)靈活組裝拆換，配置靈活，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了安裝、調試、更換效率。本發(fā)明所制造出的ー種嵌入式光纖光光柵解調主機硬件平臺化設計，整體板卡采用背插式設計，各板卡可根據(jù)功能及容量要求靈活配置各板卡實現(xiàn)應用要求的功能，開放的硬件接ロ，使得產(chǎn)品開放性、擴展性好，應用型二次開發(fā)容易，可加快項目開發(fā)周期，節(jié)省開發(fā)費用。該發(fā)明填補了該領域光纖光柵解調儀嵌入式組合方式的空白，為光纖光柵解調主機的開發(fā)提供了新的思路。
權利要求1、一種嵌入式光纖光柵解調主機，包括有電源板(I)、空擋板(2)、裝置機箱(3)、OS光開關板(4)、ASE解調板(5)、Al模擬量板(6)、DO控制量板(7)、DI開關量板(8)、RS通訊板(9)、嵌入式CPU板(10)及可擴展ISA插槽式母板(11)，其特征在于所說的電源板(1)，空擋板(2 )，裝置機箱(3 )，OS光開關板(4 )，ASE解調板(5 )，Al模擬量板(6 )，DO控制量板(7), DI開關量板(8)，RS通訊板(9)，嵌入式CPU板(10)通過總線標準接插件接口( 12)依次插在母板(11)上，母板(11)上設有多種標準接插件接口( 12 )，能實現(xiàn)靈活擴展。
2、按照權利要求I所說的嵌入式光纖光柵解調主機，其特征在于所述嵌入式CPU板(10)是主機核心數(shù)據(jù)采集處理模塊，該板卡長205. 67mm,寬144. 45mm,板卡配置有標準的96線標準接插件接口( 12 )，工作時和母板(11)接插件接口連接。
3、按照權利要求I所說的嵌入式光纖光柵解調主機，其特征在于所述電源板(I)是主機的電源模塊，負責整個主機的電源輸出，提供5V、3. 3V、24V電源，該板卡長205. 67mm,寬144. 45mm，板卡配置有標準的64線標準接插件接口( 12)，工作時和母板(11)接插件接口連接。
4、按照權利要求I所說的嵌入式光纖光柵解調主機，其特征在于所述可擴展ISA插槽式母板(11)是主機的片外總線及標準接插件接口(12)整體輸入輸出接口，負責將嵌入式CPU板(10)、電源板(I)的板卡數(shù)據(jù)交互功能，該板卡可配置6到12個標準的64或96線標準接插件接口(12)。
5、按照權利要求I所說的嵌入式光纖光柵解調主機，其特征在于所述ASE解調板(5)是光纖光柵解調主機的核心功能板卡，提供ASE光源(13)和FBGA解調器(14)，該板卡長205. 67mm,寬144. 45mm，板卡由標準接插件接口( 12)提供電源，通過串行通訊接口( 16)實現(xiàn)數(shù)據(jù)與CPU板(10)的交互功能，ASE光源(13)通過光纖輸出(17)連接到OS光開關板(4)的光纖輸入(20)。
6、按照權利要求I所說的嵌入式光纖光柵解調主機，其特征在于所述OS光開關板(4)是光纖光柵解調主機的光路通道的擴展板卡,該板卡長205. 67mm,寬144. 45mm,板卡由標準接插件接口( 12)實現(xiàn)供電，通過串行通訊接口( 16)實現(xiàn)數(shù)據(jù)與CPU板(10)的交互功能，其可靈活配置成8路、16路、24路、32路、48路、64路，工作時和母板(11)接插件接口連接，OS光開關板(4)通過通道輸出光纖(21)將光信號輸出到接口法蘭(19)，外部再連接光纜或傳感器。
7、按照權利要求I所說的嵌入式光纖光柵解調主機，其特征在于所述模擬量板(6)、開關量板(8)、控制量板(7)是整個主機功能擴展部分板卡，該系列板卡長205. 67mm,寬144. 45mm,板卡配置有64線標準接插件接口( 12 )，工作時和母板(11)接插件接口連接。
專利摘要本實用新型及一種嵌入式光纖光柵解調主機，包括有電源板(1)、空擋板(2)、裝置機箱(3)、OS光開關板(4)、ASE解調板(5)、AI模擬量板(6)、DO控制量板(7)、DI開關量板(8)、RS通訊板(9)、嵌入式CPU板(10)及可擴展ISA插槽式母板(11)，其特征在于所說的電源板(1)，空擋板(2)，裝置機箱(3)，OS光開關板(4)，ASE解調板(5)，AI模擬量板(6)，DO控制量板(7)，DI開關量板(8)，RS通訊板(9)，嵌入式CPU板(10)通過總線標準接插件接口(12)依次插在母板(11)上，母板(11)上設有多種標準接插件接口(12)，能實現(xiàn)靈活擴展，本實用新型具有可使光纖光柵解調系統(tǒng)穩(wěn)定性強、配置固定、功能可擴展、系統(tǒng)組網(wǎng)涉及設備少、測試調試工作量小、成本低的特點。
文檔編號G01D5/26GK202757632SQ201220289108
公開日2013年2月27日 申請日期2012年6月20日 優(yōu)先權日2012年6月20日
發(fā)明者鄧亞軍, 張焱, 常軍, 楊帆, 薛海軍 申請人:山東金煜電子科技有限公司