專利名稱：一種智能溫度補(bǔ)償?shù)腶pd電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光纖溫度傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種智能溫度補(bǔ)償?shù)腁PD電路，尤其涉及微弱信號(hào)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(dāng)激光脈沖在光纖中傳輸過(guò)程中，光纖中會(huì)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(huì)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(hào)的一種溫度傳感系統(tǒng)。RDTS 是一種強(qiáng)度解調(diào)性傳感系統(tǒng)，對(duì)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(hào)的接收和放大。但是APD接收增益會(huì)隨著溫度的升高而降低，從而導(dǎo)致接收信號(hào)強(qiáng)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(duì)環(huán)境溫度變化的補(bǔ)償。一般來(lái)說(shuō)，溫度補(bǔ)償有兩種方法，一種時(shí)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(jì)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(shí)際上這種線性關(guān)系是近似的、有適用范圍的。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種智能溫度補(bǔ)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(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)和不足。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種智能溫度補(bǔ)償?shù)腁PD電路，其特征在于所述智能溫度補(bǔ)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(guò)APD工作溫度接口、APD偏置高壓接口和APD信號(hào)接口互聯(lián)。本實(shí)用新型公開了一種智能溫度補(bǔ)償?shù)腁PD電路，采用MCU來(lái)控制APD高壓芯片， 多接口設(shè)計(jì)，在于不增加成本和功耗的前提下，提高APD溫度補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，相比現(xiàn)有技術(shù)而言，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。

圖1為本實(shí)用新型電路框圖。
具體實(shí)施方式
下面參照附圖，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步進(jìn)行描述。本實(shí)用新型為一種智能溫度補(bǔ)償?shù)腁PD電路，如圖1中所示，其特征在于所述智能溫度補(bǔ)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(guò)APD工作溫度接口、APD偏置高壓接口和APD信號(hào)接口互聯(lián)。在具體實(shí)施時(shí)，所述高壓控制單元15包含有一 MCU9，該MCU9設(shè)有MOD接口 7(M0D 接口 _模式設(shè)置接口 /Model Sel)，該MOD接口 7用于設(shè)置MCU9工作模式，分為溫度補(bǔ)償模式和正常工作模式，所述MCU9設(shè)有ORC接口 8 (ORG接口-初始化接口 /Orginal Sel )，該 ORC接口 8在上述溫度補(bǔ)償模式中，用于指示初始化工作狀態(tài)，作為智能溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖荚紨?shù)據(jù)，所述MCU9設(shè)有手動(dòng)APD偏置高壓調(diào)整接口 14，用于初始化時(shí)手動(dòng)調(diào)整APD偏置高壓，只在溫度補(bǔ)償模式下有效，所述MCU9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，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(dāng)前溫度和D/A值，該接口只用于溫度補(bǔ)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)有高壓輸出接口 3，所述MCU9設(shè)有APD工作溫度輸入接口 2，用于獲取APD工作環(huán)境實(shí)時(shí)溫度值。在具體實(shí)施時(shí)，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(duì)APD12 (雪崩光電探測(cè)器)輸出微弱信號(hào)進(jìn)一步放大，該放大電路11的信號(hào)輸出接口 4與上述A/D接口 1互聯(lián)，在正常工作模式下接入工作系統(tǒng)(即采用本實(shí)用新型提及的智能溫度補(bǔ)償?shù)腁PD電路作為接收系統(tǒng)的宿主系統(tǒng))，所述APD12的APD工作溫度輸出接口 5與上述APD工作溫度輸入接口 2連接，所述APD12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APD12還設(shè)有光信號(hào)輸入端口 13。所述的APD12為智能溫度補(bǔ)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。一種智能溫度補(bǔ)償?shù)腁PD電路在使用之前需要在溫度補(bǔ)償模式下建立一個(gè)溫度補(bǔ)償表，該溫度補(bǔ)償表記錄在不同溫度下的偏置高壓輸出值，并存儲(chǔ)在MCU自帶的FLASH 中。在記錄表建立完成后就可以進(jìn)入正常工作模式，MCU就會(huì)根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的溫度動(dòng)態(tài)調(diào)整APD偏置高壓的輸出。由于溫度補(bǔ)償表不可能是完全連續(xù)的，遇到?jīng)]有對(duì)應(yīng)的環(huán)境溫度值，就可以采取插值法獲得該溫度對(duì)應(yīng)的偏置高壓輸出值。在具體實(shí)施時(shí)，如圖1所示，首先將APD工作溫度輸入接口 2與APD工作溫度輸出接口 5，高壓輸出接口 3與APD偏置高壓輸入接口 6連接起來(lái)，通過(guò)MOD接口 7將MCU置于溫度補(bǔ)償工作模式，并將本電路置于一穩(wěn)定工作溫度環(huán)境下，選取一微弱穩(wěn)定連續(xù)光接入光信號(hào)輸入端口 13。通過(guò)手動(dòng)APD偏置高壓調(diào)整接口 14手動(dòng)調(diào)整APD偏置高壓、手動(dòng)調(diào)整放大電路11放大增益，使信號(hào)輸出接口 4輸出信號(hào)信噪比達(dá)到最高，信號(hào)值幅度限制在述A/D接口 1的輸入范圍內(nèi)。穩(wěn)定該狀態(tài)一段時(shí)間，然后將信號(hào)輸出接口 4接入到A/D接口 1。通過(guò)ORG接口 8通知MCU將當(dāng)前環(huán)境(包括溫度值、信號(hào)AD值及偏置高壓輸出值)保存下來(lái)作為生成溫度補(bǔ)償記錄表的原始參考數(shù)據(jù)，待完成后，通過(guò)ORG接口 8關(guān)閉原始參考數(shù)據(jù)記錄功能，進(jìn)入到溫度補(bǔ)償表建立流程。接下來(lái)，將APD單元置入溫箱中，調(diào)整溫箱溫度上升速率以適應(yīng)APD單元自動(dòng)調(diào)整的速率。MCU將由A/D接口 1輸入的實(shí)時(shí)信號(hào)AD值與起先記錄的原始參考值對(duì)比，動(dòng)態(tài)調(diào)整APD高壓輸出，待調(diào)整完畢后，記錄下當(dāng)前工作環(huán)境 (溫度值、偏置高壓輸出值)作為溫度補(bǔ)償表的一項(xiàng)；如此反復(fù)，根據(jù)補(bǔ)償時(shí)間和補(bǔ)償間隔會(huì)形成完整的溫度補(bǔ)償表，并保存在FLASH中。待完成后，通過(guò)MOD接口 7將MCU工作模式恢復(fù)為正常工作模式，APD單元也可以用于宿主系統(tǒng)了。[0015] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型具體實(shí)施只局限于上述這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種智能溫度補(bǔ)償?shù)腁PD電路，其特征在于所述智能溫度補(bǔ)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(guò)APD工作溫度接口、APD偏置高壓接口和APD信號(hào)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(bǔ)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(bǔ)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(bǔ)償模式中，用于指示初始化工作狀態(tài)，作為智能溫度補(bǔ)償?shù)膮⒖荚紨?shù)據(jù)，所述MCU (9)設(shè)有手動(dòng)APD偏置高壓調(diào)整接口(14)，用于初始化時(shí)手動(dòng)調(diào)整APD偏置高壓，只在溫度補(bǔ)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(dāng)前溫度和D/A值，該接口只用于溫度補(bǔ)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(shí)時(shí)溫度值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能溫度補(bǔ)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(duì)APD (12)輸出微弱信號(hào)進(jìn)一步放大，該放大電路(11)的信號(hào)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(hào)輸入端口(13)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種智能溫度補(bǔ)償?shù)腁PD電路，其特征在于所述智能溫度補(bǔ)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(guò)APD工作溫度接口、APD偏置高壓接口和APD信號(hào)接口互聯(lián)。電路采用MCU來(lái)控制APD高壓芯片，多接口設(shè)計(jì)，在于不增加成本和功耗的前提下，提高APD溫度補(bǔ)償?shù)臏?zhǔn)確性和可靠性，相比現(xiàn)有技術(shù)而言，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步。
文檔編號(hào)G01K11/32GK202092775SQ201020690938
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)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(qǐng)人:上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司