專利名稱：自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及分布式光纖測溫系統(tǒng)中激光探測器自適應(yīng)溫度變化調(diào)整、激光探 測APD高壓輸出與溫度補(bǔ)償、探測器信號調(diào)理的的裝置。
背景技術(shù)：
在對分布式光纖測溫系統(tǒng)的溫度的信號探測分析中，開發(fā)足夠帶寬的激光探測 器、溫度調(diào)整與補(bǔ)償、低噪聲、大倍數(shù)是重要技術(shù)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的激光探測裝置有帶寬不足、激 光探測本身的溫度適應(yīng)性極差、信號放大器性能差等弱點(diǎn)。根據(jù)分布式光纖測溫系統(tǒng)中信 號特點(diǎn)及結(jié)合測溫系統(tǒng)的技術(shù)要求及現(xiàn)代電子電路技術(shù)發(fā)展研制滿足要求的自適應(yīng)分布 式光纖測溫激光探測放大器。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服現(xiàn)有技術(shù)激光探測器帶寬不足、激光探測本身的溫度適應(yīng)性 極差、信號放大器性能差數(shù)據(jù)累加速度低，同步性能弱的缺陷，而提供一種自適應(yīng)分布式光 纖測溫激光探測放大器。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是，自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放 大器包括激光探測APD及輔助電路、探測器APD放大與信號調(diào)整電路、環(huán)境溫度檢測及溫度 調(diào)整補(bǔ)償電路和探測器高壓增益調(diào)整變化電路；環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路的補(bǔ)償 電壓信號輸出端連接探測器高壓增益調(diào)整變化電路的補(bǔ)償電壓信號輸入端，探測器高壓增 益調(diào)整變化電路的APD偏置電壓輸出端連接激光探測APD及輔助電路的APD偏置電壓輸入 端，激光探測APD及輔助電路的交流電壓信號輸出端連接探測器APD放大與信號調(diào)整電路 的交流電壓信號輸入端，探測器APD放大與信號調(diào)整電路的輸出端為自適應(yīng)分布式光纖測 溫激光探測放大器的輸出端。本實(shí)用新型的有益效果是，分布式光纖測溫系統(tǒng)中探測光纖中背向散射光信號的 信息越豐富，反映測溫精度越高，使得系統(tǒng)線性度越高；激光探測APD的本身溫度合理的補(bǔ) 償可以提高系統(tǒng)的測溫精度，同時(shí)也比傳統(tǒng)的恒溫方式節(jié)約能源；激光探測APD信號高精 度的信號調(diào)理可以降低測溫系統(tǒng)噪聲，采集得到的實(shí)際信號越真實(shí)，準(zhǔn)確性越高，提供測溫 的精度。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路1-4的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是探測器高壓增益調(diào)整變化電路1-3的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是激光探測APD及輔助電路1-1的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是探測器APD放大與信號調(diào)整電路1-2的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一 結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式中的一個(gè)自適應(yīng)分 布式光纖測溫激光探測放大器包括激光探測APD及輔助電路1-1、探測器APD放大與信號調(diào) 整電路1-2、環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路1-4和探測器高壓增益調(diào)整變化電路1-3 ； 環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路1-4的補(bǔ)償電壓信號輸出端連接探測器高壓增益調(diào)整 變化電路1-3的補(bǔ)償電壓信號輸入端，探測器高壓增益調(diào)整變化電路1-3的APD偏置電壓 輸出端連接激光探測APD及輔助電路1-1的APD偏置電壓輸入端，激光探測APD及輔助電 路1-1的交流電壓信號輸出端連接探測器APD放大與信號調(diào)整電路1-2的交流電壓信號輸 入端，探測器APD放大與信號調(diào)整電路1-2的輸出端為自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放 大器的輸出端。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 不同點(diǎn)在于環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路1-4包括環(huán)境溫度檢測電路1-4-1和激光探 測APD環(huán)境溫度變化補(bǔ)償調(diào)整電路1-4-2兩部分；環(huán)境溫度檢測電路1-4-1包括高精度溫度傳感器Ul、第一高精度運(yùn)算放大器U3和 第一電阻Rl ；高精度溫度傳感器Ul的溫度電流信號輸出端同時(shí)與第一高精度運(yùn)算放大器U3的 反相輸入端和第一電阻Rl的一端連接，第一高精度運(yùn)算放大器U3的同相輸入端接地，第一 高精度運(yùn)算放大器U3的輸出端與第一電阻Rl的另一端連接為環(huán)境溫度檢測電路1-4-1的 溫度電壓信號輸出端；環(huán)境溫度檢測電路1-4-1通過高精度溫度傳感器U1、高精度運(yùn)算放大器U3、電阻 Rl來完成環(huán)境溫度檢測并輸出相應(yīng)的溫度電壓信號；激光探測APD環(huán)境溫度變化補(bǔ)償調(diào)整電路1-4-2包括高精度電壓參考器U2、第二 高精度運(yùn)算放大器U4、第二電阻R2至第五電阻R5和滑動變阻器Tl ；環(huán)境溫度檢測電路1-4-1的溫度電壓信號輸出端連接探測器高壓增益調(diào)整變化 電路1-3的電壓信號輸入端，探測器高壓增益調(diào)整變化電路1-3的電壓信號輸入端為第三 電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端同時(shí)與第二電阻R2的一端和第二高精度運(yùn)算放大器 U4的同相輸入端連接，第二電阻R2的另一端連接高精度電壓參考器U2的電壓信號輸出端， 第二高精度運(yùn)算放大器U4的反相輸入端同時(shí)與第四電阻R4的一端和第五電阻R5的一端 連接，第四電阻R4的另一端接地，第五電阻R5的另一端與滑動變阻器Tl的一個(gè)定端連接， 滑動變阻器Tl的另一個(gè)定端和滑動端與第二高精度運(yùn)算放大器U4的輸出端連接為激光探 測APD環(huán)境溫度變化補(bǔ)償調(diào)整電路1-4-2的電壓信號輸出端，激光探測APD環(huán)境溫度變化 補(bǔ)償調(diào)整電路1-4-2的電壓信號輸出端為環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路1-4的電壓信 號輸出端。激光探測APD環(huán)境溫度變化補(bǔ)償調(diào)整電路1-4-2通過高精度電壓參考器U2、第二 高精度運(yùn)算放大器U4、第二電阻R2至第五電阻R5和連接滑動變阻器Tl根據(jù)激光探測APD 的環(huán)境變化參數(shù)調(diào)整第二高精度運(yùn)算放大器U4的放大倍數(shù)，調(diào)整后的滿足要求的電壓信 號送探測器高壓增益調(diào)整變化電路1-3 ；例如激光探測APD的環(huán)境變化參數(shù)為0. IV/ 這時(shí)需要調(diào)節(jié)U4的放大倍數(shù)來滿足環(huán)境溫度升高TC時(shí)給激光探測APD的電壓要升高0. IV。環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路1-4用于實(shí)現(xiàn)環(huán)境溫度檢測與環(huán)境溫度補(bǔ)償變 換，輸出信號作為探測器高壓增益調(diào)整變化電路1-3匹配的輸入信號。環(huán)境溫度檢測及溫 度調(diào)整補(bǔ)償電路1-4中通過高精度溫度傳感器Ul探測環(huán)境溫度的電流信號經(jīng)過第一高精 度運(yùn)算放大器U3轉(zhuǎn)換為反相的溫度電壓信號VI，高精度電壓參考器U2的電壓V2，當(dāng)系統(tǒng) 設(shè)定環(huán)境溫度25°C時(shí)，環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路1-4輸出電壓0V。每當(dāng)環(huán)境溫度 每升高1°C，溫度電壓信號Vl變化的電壓為Av=IMAXRl,第二高精度運(yùn)算放大器U4的輸 入信號為VV=V1-V2，電壓信號VV經(jīng)過第二高精度運(yùn)算放大器U4的放大后輸出到探測器高 壓增益調(diào)整變化電路1-3，第二高精度運(yùn)算放大器U4放大倍數(shù)由激光探測APD的環(huán)境溫度 變化參數(shù)決定。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三 結(jié)合圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 不同點(diǎn)在于探測器高壓增益調(diào)整變化電路1-3包括高壓APD偏置檢測器TO、第九電容R9至 第十二電容R12、第二十三電阻R23至第二十七電阻R27、二極管D1、三極管Gl和儲能器件 功率電感L ；高壓APD偏置檢測器TO的COMP端連接第二十六電阻R26的一端，第二十六電 阻似6的另一端連接第十二電容C12的一端，第十二電容C12的另一端接地；第九電容C9是 電源輸入連接的濾波電容，電源同時(shí)與第九電容C9的一端、高壓APD偏置檢測器TO的VIN 端和儲能器件功率電感L的一端連接，第九電容C9的另一端接地；高壓APD偏置檢測器U5 的GATE端連接三極管Gl的基極，三極管Gl的集電極接地，三極管Gl的發(fā)射機(jī)同時(shí)與儲能 器件功率電感L的另一端和二極管Dl的陽極連接，二極管Dl的陰極同時(shí)與第十一電容Cll 的一端、高壓APD偏置檢測器U5的CS+端和第二十七電阻R27的一端，第—^一電容Cll為 濾波電容，第十一電容Cll的另一端接地，第二十七電阻R27的另一端同時(shí)與高壓APD偏置 檢測器TO的CS-端、第二十三電阻R23的一端和第十電容ClO的一端連接為探測器高壓增 益調(diào)整變化電路1-3的APD偏置電壓輸出端，第二十七電阻R27的兩端與高壓APD偏置檢 測器TO的CS+和CS-相接實(shí)現(xiàn)閉環(huán)反饋控制提高輸出的偏置電壓的精度和系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 第十電容ClO為濾波電容，第十電容ClO的另一端接地，第二十三電阻R23的另一端同時(shí)與 第二十四電阻R24的一端、高壓APD偏置檢測器TO的FB端和第二十五電阻R25的一端連 接，第二十四電阻RM的另一端接地，第二十五電阻R25的另一端為探測器高壓增益調(diào)整變 化電路1-3的補(bǔ)償電壓信號輸入端；探測器高壓增益調(diào)整變化電路1-3主要是由高壓APD 偏置檢測器U5的本身功能完成低壓變高壓的過程。探測器高壓增益調(diào)整變化電路1-3調(diào) 整為滿足要求的高壓送激光探測APD及輔助電路1-1，保證激光探測APD正常工作。溫度補(bǔ) 償是由環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路1-4輸出的變化導(dǎo)致高壓APD偏置檢測器U5的 輸出發(fā)生相匹配的偏置電壓變化產(chǎn)生的。高壓APD偏置檢測器U5為激光探測APD及輔助 電路1-1的激光探測APD中的雪崩光電二極管(APD)產(chǎn)生一個(gè)低噪聲、高電壓的偏置電壓。 通過一個(gè)恒定頻率的、脈寬調(diào)制(PWM) boost拓?fù)浼耙粋€(gè)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)一一該結(jié)構(gòu)在反饋回 路中加入可選擇的RC或者LC后濾波器仍可保持穩(wěn)定調(diào)壓，得以達(dá)到非常低的輸出紋波和 噪聲。一個(gè)精確的參考和誤差放大器可以保持0.5%輸出電壓準(zhǔn)確度。高壓APD偏置檢測 器TO可以保護(hù)貴重的激光探測APD，抵制不利的工作條件，同時(shí)提供最優(yōu)的偏壓。高壓APD 偏置檢測器TO集成了精確的高端限流特性來保護(hù)雪崩條件下的激光探測APD。一個(gè)限流標(biāo) 志位指示精確的雪崩擊穿點(diǎn)以方便激光探測APD工作點(diǎn)的校準(zhǔn)。其它組成和連接方式與具 體實(shí)施方式一相同。[0021]具體實(shí)施方式
四 結(jié)合圖4說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 不同點(diǎn)在于激光探測APD及輔助電路1-1包括激光探測APD U6、第一高壓濾波電容Cl至第 三高壓濾波電容C3和電源轉(zhuǎn)換芯片U7 ；激光探測APD U6的輸入端與第三高壓濾波電容C3的一端連接為激光探測APD及 輔助電路1-1的APD偏置電壓輸入端，第三高壓濾波電容C3的另一端接地，激光探測APD U6的電源輸入端同時(shí)與第一高壓濾波電容Cl的一端和電源轉(zhuǎn)換芯片U7的電源輸出端連 接，第一高壓濾波電容Cl的另一端接地，電源轉(zhuǎn)換芯片U7的電源輸入端與第二高壓濾波電 容C2的一端連接為激光探測APD及輔助電路1-1的電源輸入端，第二高壓濾波電容C2的 另一端接地，激光探測APD U6的信號輸出端為激光探測APD及輔助電路1-1的輸出端。激光探測APD U6是寬帶寬、高響應(yīng)度線性度的光電轉(zhuǎn)換器，本實(shí)施方式中采用的 雪崩光電二極管；光纖的光線輸入信號經(jīng)過激光探測器APD U6，電源轉(zhuǎn)換芯片U7將電源變 換為激光探測APD TO所需要的電源電壓。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五 結(jié)合圖5說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一 不同點(diǎn)在于探測器APD放大與信號調(diào)整電路1-2包括第一運(yùn)算放大器電路1-2-1至第四運(yùn) 算放大器電路1-2-4和隔直電容C4 ；探測器APD放大與信號調(diào)整電路1-2的輸入端為隔直電容C4的一個(gè)輸入端，隔直 電容C4的另一個(gè)輸入端與第一運(yùn)算放大器電路1-2-1的輸入端連接，第一運(yùn)算放大器電路 1-2-1的輸出端與第二運(yùn)算放大器電路1-2-2的輸入端連接，第二運(yùn)算放大器電路1-2-2的 輸出端與第三運(yùn)算放大器電路1-2-3的輸入端連接，第三運(yùn)算放大器電路1-2-3的輸出端 與第四運(yùn)算放大器電路1-2-4的輸入端連接，第四運(yùn)算放大器電路1-2-4的輸出端為探測 器APD放大與信號調(diào)整電路1-2的輸出端；其中，第一運(yùn)算放大器電路1-2-1由第六電阻R6至第九電阻R9、第五電容C5和第八運(yùn) 算放大器U8組成；第一運(yùn)算放大器電路1-2-1的第六電阻R6的一端與第八運(yùn)算放大器U8的同相輸 入端連接為第一運(yùn)算放大器電路1-2-1的輸入端，第六電阻R6的另一端接地，第八運(yùn)算放 大器U8的反相輸入端同時(shí)與第七電阻R7的一端和第八電阻R8的一端連接，第七電阻R7 的另一端接地，第八電阻R8的另一端同時(shí)與第八運(yùn)算放大器U8的輸出端和第五電容C5的 一端連接，第五電容C5的另一端與第九電阻R9的一端連接，第九電阻R9的另一端為第一 運(yùn)算放大器電路1-2-1的輸出端；第二運(yùn)算放大器電路1-2-2由第十電阻RlO至第十三電阻R13、第六電容C6和第 九運(yùn)算放大器U9組成；第二運(yùn)算放大器電路1-2-2的第十電阻RlO的一端與第九運(yùn)算放大器U9的同相 輸入端連接為第二運(yùn)算放大器電路1-2-2的輸入端，第十電阻RlO的另一端接地，第九運(yùn)算 放大器U9的反相輸入端同時(shí)與第十一電阻Rll的一端和第十二電阻R12的一端連接，第 十一電阻Rll的另一端接地，第十二電阻R12的另一端同時(shí)與第九運(yùn)算放大器U9的輸出端 和第六電容C6的一端連接，第六電容C6的另一端與第十三電阻R13的一端連接，第十三電 阻R13的另一端為第二運(yùn)算放大器電路1-2-2的輸出端；[0032]第三運(yùn)算放大器電路1-2-3由第十四電阻R14至第十七電阻R17、第七電容C7和 第十運(yùn)算放大器UlO組成，第三運(yùn)算放大器電路1-2-3的第十四電阻R14的一端與第十運(yùn)算放大器UlO的同 相輸入端連接為第三運(yùn)算放大器電路1-2-3的輸入端，第十四電阻R14的另一端接地，第十 運(yùn)算放大器UlO的反相輸入端同時(shí)與第十五電阻R15的一端和第十六電阻R16的一端連 接，第十五電阻R15的另一端接地，第十六電阻R16的另一端同時(shí)與第十運(yùn)算放大器UlO的 輸出端和第七電容C7的一端連接，第七電容C7的另一端與第十七電阻R17的一端連接，第 十七電阻R17的另一端為第三運(yùn)算放大器電路1-2-3的輸出端；第四運(yùn)算放大器電路1-2-4由第十八電阻R18至第二十電阻R21、第八電容C8和 第十一運(yùn)算放大器Ull組成，第四運(yùn)算放大器電路1-2-4的第十八電阻R18的一端與第十一運(yùn)算放大器Ull的 同相輸入端連接為第四運(yùn)算放大器電路1-2-4的輸入端，第十八電阻R18的另一端接地，第 十一運(yùn)算放大器Ull的反相輸入端同時(shí)與第十九電阻R19的一端和第二十電阻R20的一端 連接，第十九電阻R19的另一端接地，第二十電阻R20的另一端同時(shí)與第十一運(yùn)算放大器 Ull的輸出端和第八電容C8的一端連接，第八電容C8的另一端與第二十一電阻R21的一端 連接，第二十一電阻R21的另一端為第四運(yùn)算放大器電路1-2-4的輸出端；第一運(yùn)算放大器電路1-2-1至第四運(yùn)算放大器電路1-2-4的電路組成和連接結(jié)構(gòu) 相同。探測器APD放大與信號調(diào)整電路1-2用于模擬電壓信號的放大、衰減功能，它獲得 激光探測APD的交流電壓信號通過四級運(yùn)算放大器第八運(yùn)算放大器U8至第十一運(yùn)算放大 器Ull進(jìn)行信號的衰減放大，調(diào)整滿足要求的信號送信號采集器。激光探測APD及輔助電路1-1的輸出信號經(jīng)過隔直電容C4送給高頻運(yùn)算放大器 即第八運(yùn)算放大器U8進(jìn)行放大，第八運(yùn)算放大器U8的同相輸入端對地接第六電阻R6進(jìn)行 從激光探測APD取樣，第八運(yùn)算放大器U8的反相輸入端對地接第七電阻R7，反相輸入端和 輸出接反饋電阻第八電阻R8，第七電阻R7和第八電阻R8的比值決定第八運(yùn)算放大器U8的 放大倍數(shù)大?。坏诎诉\(yùn)算放大器U8的輸出接隔值電容第五電容C5，第五電容C5的輸出通 過第九電阻R9和第十電阻RlO進(jìn)行信號的衰減，衰減后的信號送第九運(yùn)算放大器U9的同 相輸入端，第九運(yùn)算放大器U9的反相輸入端對地接第十一電阻R11，反相輸入端和輸出接 反饋電阻第十二電阻R12，第十一電阻Rll和第十二電阻R12的比值決定第九運(yùn)算放大器 U9的放大倍數(shù)大??；第九運(yùn)算放大器U9的輸出接隔值電容第六電容C6，第六電容C6的輸 出通過第十三電阻R13和第十四電阻R14進(jìn)行信號的衰減，衰減后的信號送第十運(yùn)算放大 器UlO的同相輸入端，第十運(yùn)算放大器UlO的反相輸入端對地接第十五電阻R15，反相輸入 端和輸出接反饋電阻第十六電阻R16，第十五電阻R15和第十六電阻R16的比值決定第十運(yùn) 算放大器UlO的放大倍數(shù)大?。坏谑\(yùn)算放大器UlO的輸出接隔值電容第七電容C7，第七 電容C7的輸出通過第十七電阻R17和第十八電阻R18進(jìn)行信號的衰減，衰減后的信號送第 十一運(yùn)算放大器Ull的同相輸入端，第十一運(yùn)算放大器Ull的反相輸入端對地接第十九電 阻R19，反相輸入端和輸出接反饋電阻第二十電阻R20，第十九電阻R19和第二十電阻R20 的比值決定第十一運(yùn)算放大器Ull的放大倍數(shù)大?。坏谑贿\(yùn)算放大器Ull的信號輸出端 接隔值電容第八電容C8，第八電容C8的輸出接第二十電阻R20。第八運(yùn)算放大器U8至第十一運(yùn)算放大器Ull是高頻高精度運(yùn)算放大器的正負(fù)電源是通過接電阻送入，同時(shí)送入時(shí) 接電源濾波電容。其它組成和連接方式與具體實(shí)施方式
一相同。高精度溫度傳感器Ul采用的美國ANALO G DEV ICES公司的AD590芯片，高 精度電壓參考器U2采用美國TI公司(美國德州儀器儀表公司)的REF3125芯片，第一高 精度運(yùn)算放大器U3和第二高精度運(yùn)算放大器U4采用美國國家半導(dǎo)體公司(National Semiconductor)的UC904芯片，高壓APD偏置檢測器U5采用美信公司(Maxim Integrated Products)的MAX1902芯片，激光探測APD TO采用武漢電信PACS961-410-C40探測器，電源 轉(zhuǎn)換芯片U7采用美國國家半導(dǎo)體公司(National Semiconductor)的LM1086芯片，第八運(yùn) 算放大器U8至第十一運(yùn)算放大器Ull采用美國TI公司(美國德州儀器儀表公司)的0PA656 本實(shí)用新型內(nèi)容不僅限于上述各實(shí)施方式的內(nèi)容，其中一個(gè)或幾個(gè)具體實(shí)施方式的組合同樣也可以實(shí)現(xiàn)實(shí)用新型的目的。
權(quán)利要求1.自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放大器，其特征在于它包括激光探測APD及輔助 電路(1-1)、探測器APD放大與信號調(diào)整電路(1-2)、環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路 (1-4)和探測器高壓增益調(diào)整變化電路(1-3)；環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路(1-4)的 補(bǔ)償電壓信號輸出端連接探測器高壓增益調(diào)整變化電路(1-3)的補(bǔ)償電壓信號輸入端，探 測器高壓增益調(diào)整變化電路(1-3)的APD偏置電壓輸出端連接激光探測APD及輔助電路 (1-1)的APD偏置電壓輸入端，激光探測APD及輔助電路(1-1)的交流電壓信號輸出端連接 探測器APD放大與信號調(diào)整電路(1-2)的交流電壓信號輸入端，探測器APD放大與信號調(diào) 整電路(1- 的輸出端為自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放大器的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放大器，其特征在于環(huán)境 溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路(1-4)包括環(huán)境溫度檢測電路(1-4-1)和激光探測APD環(huán) 境溫度變化補(bǔ)償調(diào)整電路(1-4- 兩部分；環(huán)境溫度檢測電路(1-4-1)包括高精度溫度傳 感器U1、第一高精度運(yùn)算放大器U3和第一電阻Rl ；高精度溫度傳感器Ul的溫度電流信號 輸出端同時(shí)與第一高精度運(yùn)算放大器U3的反相輸入端和第一電阻Rl的一端連接，第一高 精度運(yùn)算放大器U3的同相輸入端接地，第一高精度運(yùn)算放大器U3的輸出端與第一電阻Rl 的另一端連接為環(huán)境溫度檢測電路(1-4-1)的溫度電壓信號輸出端；環(huán)境溫度檢測電路 (1-4-1)通過高精度溫度傳感器U1、高精度運(yùn)算放大器U3、電阻Rl來完成環(huán)境溫度檢測并 輸出相應(yīng)的溫度電壓信號；激光探測APD環(huán)境溫度變化補(bǔ)償調(diào)整電路(1-4- 包括高精度 電壓參考器U2、第二高精度運(yùn)算放大器U4、第二電阻R2至第五電阻R5和滑動變阻器Tl ；環(huán) 境溫度檢測電路(1-4-1)的溫度電壓信號輸出端連接探測器高壓增益調(diào)整變化電路(1-3) 的電壓信號輸入端，探測器高壓增益調(diào)整變化電路(1-3)的電壓信號輸入端為第三電阻R3 的一端，第三電阻R3的另一端同時(shí)與第二電阻R2的一端和第二高精度運(yùn)算放大器U4的同 相輸入端連接，第二電阻R2的另一端連接高精度電壓參考器U2的電壓信號輸出端，第二高 精度運(yùn)算放大器U4的反相輸入端同時(shí)與第四電阻R4的一端和第五電阻R5的一端連接，第 四電阻R4的另一端接地，第五電阻R5的另一端與滑動變阻器Tl的一個(gè)定端連接，滑動變 阻器Tl的另一個(gè)定端和滑動端與第二高精度運(yùn)算放大器U4的輸出端連接為激光探測APD 環(huán)境溫度變化補(bǔ)償調(diào)整電路(1-4-2)的電壓信號輸出端，激光探測APD環(huán)境溫度變化補(bǔ)償 調(diào)整電路(1-4- 的電壓信號輸出端為環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路(1-4)的電壓信 號輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放大器，其特征在于探 測器高壓增益調(diào)整變化電路(1- 包括高壓APD偏置檢測器TO、第九電容C9至第十二電容 C12、第二十三電阻R23至第二十七電阻R27、二極管D1、場效應(yīng)管Gl和儲能器件功率電感 L ；高壓APD偏置檢測器U5的COMP端連接第二十六電阻R26的一端，第二十六電阻R26的 另一端連接第十二電容C12的一端，第十二電容C12的另一端接地；第九電容C9是電源輸 入連接的濾波電容，電源同時(shí)與第九電容C9的一端、高壓APD偏置檢測器TO的VIN端和儲 能器件功率電感L的一端連接，第九電容C9的另一端接地；高壓APD偏置檢測器U5的GATE 端連接三極管Gl的基極，場效應(yīng)管Gl的集電極接地，三極管Gl的發(fā)射機(jī)同時(shí)與儲能器件 功率電感L的另一端和二極管Dl的陽極連接，二極管Dl的陰極同時(shí)與第十一電容Cll的 一端、高壓APD偏置檢測器TO的CS+端和第二十七電阻R27的一端，第十一電容Cll為濾 波電容，第十一電容Cll的另一端接地，第二十七電阻R27的另一端同時(shí)與高壓APD偏置檢測器TO的CS-端、第二十三電阻R23的一端和第十電容ClO的一端連接為探測器高壓增益 調(diào)整變化電路(1-3)的APD偏置電壓輸出端，第十電容ClO為濾波電容，第十電容ClO的另 一端接地，第二十三電阻R23的另一端同時(shí)與第二十四電阻RM的一端、高壓APD偏置檢測 器TO的FB端和第二十五電阻R25的一端連接，第二十四電阻R24的另一端接地，第二十五 電阻R25的另一端為探測器高壓增益調(diào)整變化電路(1-3)的補(bǔ)償電壓信號輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放大器，其特征在于激光探 測APD及輔助電路(1-1)包括激光探測APD U6、第一高壓濾波電容Cl至第三高壓濾波電 容C3和電源轉(zhuǎn)換芯片U7 ；激光探測APD TO的輸入端與第三高壓濾波電容C3的一端連接為 激光探測APD及輔助電路(1-1)的APD偏置電壓輸入端，第三高壓濾波電容C3的另一端接 地，激光探測APD U6的電源輸入端同時(shí)與第一高壓濾波電容Cl的一端和電源轉(zhuǎn)換芯片U7 的電源輸出端連接，第一高壓濾波電容Cl的另一端接地，電源轉(zhuǎn)換芯片U7的電源輸入端與 第二高壓濾波電容C2的一端連接為激光探測APD及輔助電路(1-1)的電源輸入端，第二高 壓濾波電容C2的另一端接地，激光探測APD U6的信號輸出端為激光探測APD及輔助電路 (1-1)的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放大器，其特征在于探 測器APD放大與信號調(diào)整電路(1-2)包括第一運(yùn)算放大器電路(1-2-1)至第四運(yùn)算放大 器電路(1-2-4)和隔直電容C4 ；探測器APD放大與信號調(diào)整電路(1-2)的輸入端為隔直電 容C4的一個(gè)輸入端，隔直電容C4的另一個(gè)輸入端與第一運(yùn)算放大器電路(1-2-1)的輸入 端連接，第一運(yùn)算放大器電路(1-2-1)的輸出端與第二運(yùn)算放大器電路(1-2-2)的輸入端 連接，第二運(yùn)算放大器電路(1-2-2)的輸出端與第三運(yùn)算放大器電路(1-2-3)的輸入端連 接，第三運(yùn)算放大器電路(1-2- 的輸出端與第四運(yùn)算放大器電路(1-2-4)的輸入端連接， 第四運(yùn)算放大器電路(1-2-4)的輸出端為探測器APD放大與信號調(diào)整電路(1-2)的輸出 端；其中，第一運(yùn)算放大器電路(1-2-1)由第六電阻R6至第九電阻R9、第五電容C5和第八 運(yùn)算放大器U8組成；第一運(yùn)算放大器電路(1-2-1)的第六電阻R6的一端與第八運(yùn)算放大 器U8的同相輸入端連接為第一運(yùn)算放大器電路(1-2-1)的輸入端，第六電阻R6的另一端 接地，第八運(yùn)算放大器U8的反相輸入端同時(shí)與第七電阻R7的一端和第八電阻R8的一端連 接，第七電阻R7的另一端接地，第八電阻R8的另一端同時(shí)與第八運(yùn)算放大器U8的輸出端 和第五電容C5的一端連接，第五電容C5的另一端與第九電阻R9的一端連接，第九電阻R9 的另一端為第一運(yùn)算放大器電路(1-2-1)的輸出端；第二運(yùn)算放大器電路(1-2-2)由第十 電阻RlO至第十三電阻R13、第六電容C6和第九運(yùn)算放大器U9組成；第二運(yùn)算放大器電路 (1-2-2)的第十電阻RlO的一端與第九運(yùn)算放大器U9的同相輸入端連接為第二運(yùn)算放大器 電路(1-2-2)的輸入端，第十電阻RlO的另一端接地，第九運(yùn)算放大器U9的反相輸入端同 時(shí)與第十一電阻Rll的一端和第十二電阻R12的一端連接，第十一電阻Rll的另一端接地， 第十二電阻R12的另一端同時(shí)與第九運(yùn)算放大器U9的輸出端和第六電容C6的一端連接， 第六電容C6的另一端與第十三電阻R13的一端連接，第十三電阻R13的另一端為第二運(yùn)算 放大器電路(1-2-2)的輸出端；第三運(yùn)算放大器電路(1-2-3)由第十四電阻R14至第十七 電阻R17、第七電容C7和第十運(yùn)算放大器UlO組成，第三運(yùn)算放大器電路(1-2-3)的第十四 電阻R14的一端與第十運(yùn)算放大器UlO的同相輸入端連接為第三運(yùn)算放大器電路(1-2-3) 的輸入端，第十四電阻R14的另一端接地，第十運(yùn)算放大器UlO的反相輸入端同時(shí)與第十五電阻R15的一端和第十六電阻R16的一端連接，第十五電阻R15的另一端接地，第十六電阻 R16的另一端同時(shí)與第十運(yùn)算放大器UlO的輸出端和第七電容C7的一端連接，第七電容C7 的另一端與第十七電阻R17的一端連接，第十七電阻R17的另一端為第三運(yùn)算放大器電路 (1-2-3)的輸出端；第四運(yùn)算放大器電路(1-2-4)由第十八電阻R18至第二十電阻R21、第 八電容C8和第十一運(yùn)算放大器Ull組成，第四運(yùn)算放大器電路(1-2-4)的第十八電阻R18 的一端與第十一運(yùn)算放大器Ull的同相輸入端連接為第四運(yùn)算放大器電路(1-2-4)的輸入 端，第十八電阻R18的另一端接地，第十一運(yùn)算放大器Ull的反相輸入端同時(shí)與第十九電阻 R19的一端和第二十電阻R20的一端連接，第十九電阻R19的另一端接地，第二十電阻R20 的另一端同時(shí)與第十一運(yùn)算放大器Ull的輸出端和第八電容C8的一端連接，第八電容C8 的另一端與第二十一電阻R21的一端連接，第二十一電阻R21的另一端為第四運(yùn)算放大器 電路(1-2-4)的輸出端；第一運(yùn)算放大器電路(1-2-1)至第四運(yùn)算放大器電路(1-2-4)的 電路組成和連接結(jié)構(gòu)相同。
專利摘要自適應(yīng)分布式光纖測溫激光探測放大器，它涉及分布式光纖測溫系統(tǒng)中激光探測器自適應(yīng)溫度變化調(diào)整、激光探測APD高壓輸出與溫度補(bǔ)償、探測器信號調(diào)理的裝置。它克服了現(xiàn)有技術(shù)激光探測器帶寬不足、激光探測本身的溫度適應(yīng)性極差、信號放大器性能差數(shù)據(jù)累加速度低，同步性能弱的缺陷。環(huán)境溫度檢測及溫度調(diào)整補(bǔ)償電路補(bǔ)償電壓信號輸出端連探測器高壓增益調(diào)整變化電路補(bǔ)償電壓信號輸入端，探測器高壓增益調(diào)整變化電路APD偏置電壓輸出端連激光探測APD及輔助電路APD偏置電壓輸入端，激光探測APD及輔助電路交流電壓信號輸出端連探測器APD放大與信號調(diào)整電路交流電壓信號輸入端，探測器APD放大與信號調(diào)整電路的輸出端為本實(shí)用新型輸出端，它用于分布式光纖測溫系統(tǒng)。
文檔編號H03F1/26GK201937548SQ20112006354
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月11日
發(fā)明者任思璟, 劉宏洋, 張銳, 李忠勤, 汝洪芳, 范紅剛, 蔣洪波 申請人:黑龍江科技學(xué)院