基于隧道监测光模块设计及探究

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1、基于隧道监测光模块设计及探究【摘要】为实现一种针对隧道等特殊环境的监测方案，设计了一种光纤传输方式，主要包括常温光收发模块、高温光收发模块及多模光纤链路三部分。在分析案例应用场景及高温光收发模块耐温状况、传输距离、带宽等条件下，研究了微弱光电信号的抗噪放大电路，并设计了在高温中快速实时传输语音、视图等信息的方案。该方案证实了能够提供宽带、远程、紧凑、强抗电磁干扰的全双工传输，对于极端环境(比如隧道监测、油田测井等)施工、运营现场的实时监控、方案的调整或优化、生产效率的提髙具有重要的经济价值和社会效益。【关键词】隧道监测高温光收发模块光纤通信doi：10.3969

2、/j.issn.1006-1010.2017.08.010中图分类号：TN721.5文献标志码：A文章编号：1006-1010(2017)08-0049-05引用格式：徐磊，孙嬪，赵宝亮.基于隧道监测的光模块设计与研究[J].移动通信，2017,41(8)：49-53.DesignandResearchofOpticalModuleBasedonTunnelMonitoringXULeiSUNJingZHAOBaoliang[Abstract]transmissionmodewasdesignedinthispaperwhichineludesthreepart

3、sofnormal—temperaturetransceivermodule,high-temperaturetransceivermoduleandmultimodeopticalfiberlink・Basedonanalysesoncaseapplicationscenarios,heat~resistantstatusofhigh-temperatureopticaltransceivermodule,theanti—noisetransmissiondistanceandbandwidth，signalwasamplifiercircuitofweake

4、lectro-opticalinvestigated・Aschemeonfastreal-timetransmissionofvoiceandvideoinhightemperaturewasdesigned,whichcanprovidethefull-duplextransmissionwithbroadband,remote,compactandstronganti-electromagneticinterference・Ithastheimportanteconomicvalueandsocialbenefitforthereal-timemonitor

5、ing,schemeadjustmentandoptimizationofthespotsofconstructionandoperationintheextremeenvironmentssuchastunnelmonitoringandoilfieldlogging.[Keywords]tunnelmonitoringhigh-temperaturetransceivermodulefibercommunications1引言在各❷N通用、专用通信与传感领域，利用光纤感知和传输各类信息越来越引起人们的重视。光纤比常规同轴电缆及微波传输有更多优点：首先，光纤的

6、低衰减和宽频带性能允许长距离传输和大容量传输；其次，光纤作为绝缘传输媒介，光发射机和光接收机之间电气上是绝缘的，并且可以不受来自强电磁场及其他线路的干扰，从而提高了信号传输质量。本系统采用的髙温光元器件（发光二极管和光电二极管）均可工作在不低于150°C的环境中，高温光模块电路板耐温值更是高达280°Co因此基于特殊环境监测中的光模块设计与研究在隧道监测［1］、随钻测井等需要高可靠性、实时性、大容量的工业控制中具有潜在的应用价值。2高温宽带传输方案的总体设计本系统具体实现原理及过程如下：上位机或监控上位机发送控制指令信号至常温光收发模块的发送部分，转换成光信号经

7、下行光纤链路传输至下位机或远程终端的高温光收发模块的接收部分，恢复出所述的控制指令；下位机或远程终端将采集到的现场视图、温湿度、压力等参数发送到高温光收发模块的发送部分，转换成光信号经上行光纤链路传输至常温光收发模块的接收部分，然后在上位机恢复出上述的数据参数［2］。3非对称光收发模块的设计常温、高温光电收发模块由光收发模块的发送部分和接收部分组成：其中常温光收发模块的发送部分由相应的光发射驱动电路和常温发光二极管组成，接收部分则由常温光电探测器和二次放大电路构成。该常温光收发模块设有指令发送和数据接收端，分别与上位机的发送和接收端口对应连接。高温光收发模块的发

8、送部分则由对应的光发送驱