專利名稱：一種智能溫度補償?shù)腶pd電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖溫度傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是一種智能溫度補償?shù)腁PD電路， 尤其涉及微弱信號放大電路。
背景技術(shù)：
拉曼分布式光纖溫度傳感系統(tǒng)(RDTS)基于背向拉曼散射原理，當激光脈沖在光纖中傳輸過程中，光纖中會不斷產(chǎn)生拉曼散射(斯托克斯、反斯托克斯)、瑞利散射及布里淵散射等散射光，其中一部分會反方向傳輸?shù)健霸搭^”，我們稱這部分散射光為“背向散射光”。 RDTS就是采用背向拉曼散射中反斯托克斯作為溫度敏感信號的一種溫度傳感系統(tǒng)。RDTS 是一種強度解調(diào)性傳感系統(tǒng)，對接收放大電路有很高的穩(wěn)定性要求。 APD具備很高的接收靈敏度和一定的倍增能力，通常用于微弱散射光信號的接收和放大。但是APD接收增益會隨著溫度的升高而降低，從而導(dǎo)致接收信號強度和信噪比的下降，影響系統(tǒng)性能。為此 APD的應(yīng)用通常伴隨著針對環(huán)境溫度變化的補償。一般來說，溫度補償有兩種方法，一種時將APD置于恒溫環(huán)境下；一種是根據(jù)APD 增益、APD高壓及溫度之間近似線性的關(guān)系，由APD環(huán)境溫度計算出APD高壓從而維持APD 增益不變。第一種方法增加了系統(tǒng)的成本和功耗；第二種方法依賴于APD增益、APD高壓及溫度之間的線性關(guān)系，而實際上這種線性關(guān)系是近似的、有適用范圍的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種智能溫度補償?shù)腁PD電路，在于不增加成本和功耗的前提下，提高APD溫度補償?shù)臏蚀_性和可靠性，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種智能溫度補償?shù)腁PD電路，其特征在于所述智能溫度補償?shù)腁PD電路包括高壓控制單元和APD接收單元，所述的高壓控制單元和APD接收單元之間通過APD工作溫度接口、APD偏置高壓接口和APD信號接口互聯(lián)。本發(fā)明公開了一種智能溫度補償?shù)腁PD電路，采用MCU來控制APD高壓芯片，多接口設(shè)計，在于不增加成本和功耗的前提下，提高APD溫度補償?shù)臏蚀_性和可靠性，相比現(xiàn)有技術(shù)而言，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著進步。


圖1為本發(fā)明電路框圖。
具體實施例方式下面參照附圖，對本發(fā)明進一步進行描述。本發(fā)明為一種智能溫度補償?shù)腁PD電路，如圖1中所示，其特征在于所述智能溫度補償?shù)腁PD電路包括高壓控制單元15和APD接收單元16，所述的高壓控制單元15和APD 接收單元16之間通過APD工作溫度接口、APD偏置高壓接口和APD信號接口互聯(lián)。在具體實施時，所述高壓控制單元15包含有一 MCU9，該MCU9設(shè)有MOD接口 7(M0D接ロ -模式設(shè)置接ロ /Model Sel),該MOD接ロ 7用于設(shè)置MCU9工作模式，分為溫度補償模式和正常工作模式，所述MCU9設(shè)有ORC接ロ 8 (ORG接ロ -初始化接ロ /Orginal Sel )，該 ORC接ロ 8在上述溫度補償模式中，用于指示初始化工作狀態(tài)，作為智能溫度補償?shù)膮⒖荚紨?shù)據(jù)，所述MCU9設(shè)有手動APD偏置高壓調(diào)整接ロ 14，用于初始化時手動調(diào)整APD偏置高壓，只在溫度補償模式下有效，所述MCU9設(shè)有A/D接ロ 1，用于APD接收單元16輸出結(jié)果的模數(shù)轉(zhuǎn)換，MCU9根據(jù)該值反饋調(diào)整高壓輸出，并保持A/D值與MCU記錄的初始值一致，然后記錄下當前溫度和D/A值，該接ロ只用于溫度補償模式，所述MCU9的控制端與APD高壓芯片10連接，APD高壓芯片10接收MCU的D/A輸出值，調(diào)整APD偏置高壓，所述APD高壓芯片10設(shè)有高壓輸出接ロ 3，所述MCU9設(shè)有APD工作溫度輸入接ロ 2，用于獲取APD工作環(huán)境實時溫度值。在具體實施時，所述APD接收單元16包含有一放大電路11，所述放大電路11與 APD12連接，用于對APD12 (雪崩光電探測器)輸出微弱信號進ー步放大，該放大電路11的信號輸出接ロ 4與上述A/D接ロ 1互聯(lián)，在正常工作模式下接入工作系統(tǒng)(即采用本發(fā)明提及的智能溫度補償?shù)腁PD電路作為接收系統(tǒng)的宿主系統(tǒng))，所述APD12的APD工作溫度輸出接ロ 5與上述APD工作溫度輸入接ロ 2連接，所述APD12的APD偏置高壓輸入接ロ 6與上述高壓輸出接ロ 3互聯(lián)，所述APD12還設(shè)有光信號輸入端ロ 13。所述的APD12為智能溫度補償?shù)腁PD電路的核心器件，在不同偏置高壓和溫度下具有不同的接收增益。ー種智能溫度補償?shù)腁PD電路在使用之前需要在溫度補償模式下建立ー個溫度補償表，該溫度補償表記錄在不同溫度下的偏置高壓輸出值，并存儲在MCU自帶的FLASH 中。在記錄表建立完成后就可以進入正常工作模式，MCU就會根據(jù)實時獲取的溫度動態(tài)調(diào)整APD偏置高壓的輸出。由于溫度補償表不可能是完全連續(xù)的，遇到?jīng)]有對應(yīng)的環(huán)境溫度值，就可以采取插值法獲得該溫度對應(yīng)的偏置高壓輸出值。在具體實施時，如圖1所示，首先將APD工作溫度輸入接ロ 2與APD工作溫度輸出接ロ 5，高壓輸出接ロ 3與APD偏置高壓輸入接ロ 6連接起來，通過MOD接ロ 7將MCU置于溫度補償工作模式，并將本電路置于ー穩(wěn)定工作溫度環(huán)境下，選取ー微弱穩(wěn)定連續(xù)光接入光信號輸入端ロ 13。通過手動APD偏置高壓調(diào)整接ロ 14手動調(diào)整APD偏置高壓、手動調(diào)整放大電路11放大增益，使信號輸出接ロ 4輸出信號信噪比達到最高，信號值幅度限制在述A/D接ロ 1的輸入范圍內(nèi)。穩(wěn)定該狀態(tài)一段時間，然后將信號輸出接ロ 4接入到A/D接 ロ 1。通過ORG接ロ 8通知MCU將當前環(huán)境(包括溫度值、信號AD值及偏置高壓輸出值)保存下來作為生成溫度補償記錄表的原始參考數(shù)據(jù)，待完成后，通過ORG接ロ 8關(guān)閉原始參考數(shù)據(jù)記錄功能，進入到溫度補償表建立流程。接下來，將APD単元置入溫箱中，調(diào)整溫箱溫度上升速率以適應(yīng)APD単元自動調(diào)整的速率。MCU將由A/D接ロ 1輸入的實時信號AD值與起先記錄的原始參考值對比，動態(tài)調(diào)整APD高壓輸出，待調(diào)整完畢后，記錄下當前工作環(huán)境 (溫度值、偏置高壓輸出值)作為溫度補償表的ー項；如此反復(fù)，根據(jù)補償時間和補償間隔會形成完整的溫度補償表，并保存在FLASH中。待完成后，通過MOD接ロ 7將MCU工作模式恢復(fù)為正常工作模式，APD単元也可以用于宿主系統(tǒng)了。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進ー步詳細說明，不能認定本發(fā)明具體實施只局限于上述這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種智能溫度補償?shù)腁PD電路，其特征在于所述智能溫度補償?shù)腁PD電路包括高壓控制單元(15)和APD接收單元(16)，所述的高壓控制單元(15)和APD接收單元(16)之間通過APD工作溫度接口、APD偏置高壓接口和APD信號接口互聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫度補償?shù)腁PD電路，其特征在于所述高壓控制單元(15)包含有一 MCU (9)，該MCU (9)設(shè)有MOD接口(7)，該MOD接口(7)用于設(shè)置MCU (9)工作模式，分為溫度補償模式和正常工作模式，所述MCU (9)設(shè)有ORC接口(8)，該ORC 接口(8)在上述溫度補償模式中，用于指示初始化工作狀態(tài)，作為智能溫度補償?shù)膮⒖荚紨?shù)據(jù)，所述MCU (9)設(shè)有手動APD偏置高壓調(diào)整接口(14)，用于初始化時手動調(diào)整APD偏置高壓，只在溫度補償模式下有效，所述MCU (9)設(shè)有A/D接口(1 )，用于APD接收單元(16)輸出結(jié)果的模數(shù)轉(zhuǎn)換，MCU (9)根據(jù)該值反饋調(diào)整高壓輸出，并保持A/D值與MCU記錄的初始值一致，然后記錄下當前溫度和D/A值，該接口只用于溫度補償模式，所述MCU (9)的控制輸出端與APD高壓芯片(10)連接，APD高壓芯片10接收MCU (9)的D/A輸出值，所述APD 高壓芯片(10 )設(shè)有高壓輸出接口( 3 )，所述MCU (9 )設(shè)有APD工作溫度輸入接口( 2 )，用于獲取APD工作環(huán)境實時溫度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫度補償?shù)腁PD電路，其特征在于所述APD接收單元(16)包含有一放大電路(11)，所述放大電路(11)與APD (12)連接，用于對APD (12)輸出微弱信號進一步放大，該放大電路(11)的信號輸出接口(4)與上述A/D接口(1)互聯(lián)， 所述APD (12)的APD工作溫度輸出接口(5)與上述APD工作溫度輸入接口(2)連接，所述 APD (12)的APD偏置高壓輸入接口(6)與上述高壓輸出接口(3)互聯(lián)，所述APD (12)還設(shè)有光信號輸入端口(13)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能溫度補償?shù)腁PD電路，其特征在于所述智能溫度補償?shù)腁PD電路包括高壓控制單元和APD接收單元，所述的高壓控制單元和APD接收單元之間通過APD工作溫度接口、APD偏置高壓接口和APD信號接口互聯(lián)。電路采用MCU來控制APD高壓芯片，多接口設(shè)計，在于不增加成本和功耗的前提下，提高APD溫度補償?shù)臏蚀_性和可靠性，相比現(xiàn)有技術(shù)而言，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著進步。
文檔編號G01J1/44GK102564582SQ20101061523
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者仝芳軒, 周正仙, 席剛, 皋魏, 郭兆坤 申請人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司