高压光纤隔离信号传输装置的研制

发布时间：2017-03-19 14:05

  本文关键词：高压光纤隔离信号传输装置的研制，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现阶段,高低压侧信号主要依靠金属导线传输,这不仅易受到高压环境下电磁干扰而造成准确度降低,还易将高压侧的高压、大电流引入到低压侧,如果保护措施不当或故障,极易造成设备损坏和人身伤亡事故。本文通过用光纤来代替传统的金属导线,用光信号来代替电信号,完成高压侧信号的传输和隔离。本文在分析光纤通信及信号传输的基础上,通过对比光源三种调制方式的各自特点,针对直流信号和交流信号,分别采用了频率调制和直接强度调制方式。在基于频率调制的直流信号光纤隔离传输装置的设计中,以LM311为核心,组成V-F转换电路,并进行了仿真分析。另外,对光源和光检测器件也进行了选型,并设计了光源驱动电路和光接收电路。在基于强度调制的交流信号光纤隔离传输装置的设计中,针对不同的环节,选用不同的运算放大器,设计了光源的驱动电路和光接收转换电路。利用设计的光纤隔离信号传输装置进行了交流信号的传输试验。试验分析证明,本文设计的光纤隔离信号传输装置误差小,传输速度快,带宽达1MHz,可以用来实现不同频率的5V正弦信号的传输和电气隔离。
【关键词】：高压 光纤隔离 信号传输 光电转换
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.11
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的目的与意义9-10
• 1.2 国内外发展现状10-14
• 1.2.1 光纤隔离信号传输系统在高压直流领域的应用10
• 1.2.2 光纤隔离信号传输系统在高压交流领域的应用10-14
• 1.3 本文研究的主要内容14-16
• 第2章 光纤传输理论及调制方式分析16-27
• 2.1 光纤的典型结构及主要参数16-19
• 2.1.1 光纤的典型结构16-17
• 2.1.2 光纤的主要参数17-19
• 2.2 光纤传输的理论基础19-20
• 2.2.1 射线理论法19
• 2.2.2 波动理论法19-20
• 2.3 光传播中的光源和检测器20-23
• 2.3.1 光源20-22
• 2.3.2 光检测器22-23
• 2.4 光源的调制23-26
• 2.4.1 强度调制方式24-25
• 2.4.2 V-F调制方式25
• 2.4.3 数字调制方式25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 直流信号光纤隔离传输装置的设计与仿真27-35
• 3.1 基于频率调制的信号传输装置的原理27
• 3.2 电压-频率转换（V-F）电路的设计与仿真27-32
• 3.2.1 V-F转换原理及V-F转换芯片LM331的介绍27-28
• 3.2.2 LM331组成的V/F转换电路28-29
• 3.2.3 LM331组成的F/V转换电路29-30
• 3.2.4 VFC电路仿真分析30-32
• 3.3 光电转换电路32-34
• 3.3.1 光电器件的选择32
• 3.3.2 光源驱动电路和接收电路的设计32-34
• 3.4 本章小结34-35
• 第4章 交流信号光纤隔离传输装置的设计与仿真35-46
• 4.1 基于直接强度调制的信号传输装置的原理35
• 4.2 高压侧发射电路的设计与仿真35-39
• 4.2.1 调理电路的设计35-37
• 4.2.2 发射电路的设计与仿真37-39
• 4.3 低压侧接收电路的设计与仿真39-44
• 4.3.1 前置放大电路39-40
• 4.3.2 主放大电路40-41
• 4.3.3 自动增益控制电路41-43
• 4.3.4 比例调整电路43-44
• 4.4 本章小结44-46
• 第5章 交流信号光纤隔离传输装置的制作及试验分析46-55
• 5.1 PCB抗干扰措施46-48
• 5.1.1 接地技术46-47
• 5.1.2 PCB的布局和布线47-48
• 5.2 PCB的制作48-51
• 5.3 试验分析51-54
• 5.3.1 试验设备介绍51
• 5.3.2 试验方法与试验结果51-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 结论55-56
• 参考文献56-58
• 在学研究成果58-59
• 致谢59

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