一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统的制作方法

1.本发明属于光信号测量技术领域，具体地说，涉及一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统。


背景技术：

2.光纤具有良好的绝缘特性，防爆、耐腐蚀、抗干扰能力强以及易小型化的优点，光纤中传递的光信号在空气中和燃油中衰减程度不一致。通过固定光源经光纤发出测量光，光纤经过燃油后测量光强度发生衰减。当浸油高度发生变化时，测量光强度衰减程度程线性变化，通过测定光纤中的光强度，可计算出相应燃油高度，基于光纤的以上特点，通过光纤的光信号测量已在航空燃油测量领域得到了飞速发展。
3.目前用于航空燃油测量的光信号测量方法，采用光源经光纤直接发出测量光信号，采集光纤中的光信号强度来计算得出燃油高度。由于机上电磁环境复杂多变，极易造成光源波动，当光源波动时，测量光强度也随之发生改变。在实际的测量过程中很难判断，当前光强度的改变是由光传播介质引起的正常衰减还是光源波动造成的，因此在实际的测量过程中测量误差极大。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术的上述缺陷和需求，提出了一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，包括光源、测量光信号单元、基准光信号单元、测量通道、基准通道、差分比较电路、数据采集单元、数据处理单元；本发明光源提供同源的测量光信号和基准光信号，当光源发生波动时，同源的测量光和基准光同时产品波动，通过差分比较电路消除电源波动带来的测量误差。从而实现了更加平稳精确的测量。
5.本发明具体实现内容如下：本发明提出了一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，包括光源、测量光信号单元、基准光信号单元、测量通道、基准通道、差分比较电路、数据采集单元、数据处理单元；所述光源分别连接测量光信号单元和基准光信号单元，并通过测量光信号单元和基准光信号单元分别与测量通道和基准通道对应连接，然后再通过测量通道和基准通道与所述差分比较电路连接；所述测量通道中设置有信号衰减单元；所述差分比较电路、数据采集单元、数据处理单元依次连接；所述差分比较电路包括仪表放大器fx620、可调电阻rp1、电阻r1；所述仪表放大器fx620的正极输入端连接测量通道；所述仪表放大器fx620的负极输入端连接基准通道；所述仪表放大器fx620的5号接线端接地；所述电阻r1和可调电阻rp1并联后搭接在所述仪表放大器fx620的8号接线端和1号接线端之间。
6.为了更好地实现本发明，进一步地，所述测量通道和基准通道都包括光电转换单
元、信号放大单元、滤波电路；所述测量通道中的信号衰减单元的输入端连接测量光信号单元，输出端与测量通道的光电转换单元、信号放大单元、滤波电路依次连接，并通过滤波电路与所述差分比较电路的仪表放大器fx620的正极输入端连接；所述基准通道中的光电转换单元的输入端连接基准光信号单元，输出端与基准通道的信号放大单元、滤波电路依次连接，并通过滤波电路与所述差分比较电路的仪表放大器fx620的负极输入端连接。
7.为了更好地实现本发明，进一步地，所述滤波电路采用rc滤波电路。
8.为了更好地实现本发明，进一步地，所述数据采集单元采用ad转换电路。
9.为了更好地实现本发明，进一步地，所述数据处理单元采用cpu处理芯片。
10.为了更好地实现本发明，进一步地，所述信号衰减单元采用测量介质，通过测量介质对测量光信号进行信号衰减。
11.本发明具有以下优点及有益效果：本发明通过光源提供同源的测量光信号和基准光信号，测量光信号经过测量介质之后信号衰减，再经光电转换电路、信号放大电路、滤波电路后得到测量电压信号；基准光信号直接通过相同的光电装换转换电路、信号放大电路、滤波电路后得到基准电压信号；测量电压信号和基准电压信号通过差分比较电路得到最终可供ad转换器采集的电压信号，cpu通过数据总线读取ad采集的信号可计算得出测量光强度。当光源发生波动时，同源的测量光和基准光同时产品波动，通过差分比较电路消除电源波动带来的测量误差，从而达到更加精确平稳的测量效果。
附图说明
12.图1为本发明具体模块连接示意图；图2为本发明差分比较电路的电路原理示意图。
具体实施方式
13.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术工作人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
14.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；也可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
15.实施例1：本实施例提出了一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，如图1所示，包括光源、测量光信号单元、基准光信号单元、测量通道、基准通道、差分比较电路、
数据采集单元、数据处理单元；所述光源分别连接测量光信号单元和基准光信号单元，并通过测量光信号单元和基准光信号单元分别与测量通道和基准通道对应连接，然后再通过测量通道和基准通道与所述差分比较电路连接；所述测量通道中设置有信号衰减单元；所述差分比较电路、数据采集单元、数据处理单元依次连接。
16.工作原理：本发明光源提供同源的测量光信号和基准光信号，当光源发生波动时，同源的测量光和基准光同时产品波动，通过差分比较电路消除电源波动带来的测量误差。从而实现了更加平稳精确的测量。
17.实施例2：本实施例在上述实施例1的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，所述测量通道和基准通道都包括光电转换单元、信号放大单元、滤波电路；所述测量通道中的信号衰减单元的输入端连接测量光信号单元，输出端与测量通道的光电转换单元、信号放大单元、滤波电路依次连接，并通过滤波电路与所述差分比较电路的仪表放大器fx620的正极输入端连接；所述基准通道中的光电转换单元的输入端连接基准光信号单元，输出端与基准通道的信号放大单元、滤波电路依次连接，并通过滤波电路与所述差分比较电路的仪表放大器fx620的负极输入端连接。
18.工作原理：如图1所示：光源提供同源的测量光信号和基准光信号，测量光信号经过测量介质之后信号衰减，再经光电转换电路、信号放大电路、滤波电路后得到测量电压信号；基准光信号直接通过相同的光电装换转换电路、信号放大电路、滤波电路后得到基准电压信号；测量电压信号和基准电压信号通过差分比较电路得到最终可供ad转换器采集的电压信号，cpu通过数据总线读取ad采集的信号可计算得出测量光强度。当光源发生波动时，同源的测量光和基准光同时产品波动，通过差分比较电路消除电源波动带来的测量误差。其中光电转换电路可由光电二极管构成，将光信号转变成电流信号，信号放大电路可由运算放大器构成，将电路信号转换成电压信号。
19.本实施例的其他部分与上述实施例1相同，故不再赘述。
20.实施例3：本实施例在上述实施例1-2任一项的基础上，所述差分比较电路包括仪表放大器fx620、可调电阻rp1、电阻r1；所述仪表放大器fx620的正极输入端连接测量通道；所述仪表放大器fx620的负极输入端连接基准通道；所述仪表放大器fx620的5号接线端接地；所述电阻r1和可调电阻rp1并联后搭接在所述仪表放大器fx620的8号接线端和1号接线端之间。
21.工作原理：如图2，所示的差分比较电路使用低功耗仪用放大器fx620，它的电压增益仅需一个外部电阻就可以改变，放大电设置成固定电阻和电位器并联的方式，可通过改变放大电阻的电阻值来调节输出电压即ad转换器采集信号的范围。
22.本实施例的其他部分与上述实施例1-2任一项相同，故不再赘述。
23.实施例4：本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，
所述滤波电路采用rc滤波电路。
24.本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。
25.实施例5：本实施例在上述实施例1-4任一项的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，所述数据采集单元采用ad转换电路。
26.本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。
27.实施例6：本实施例在上述实施例1-5任一项的基础上，为了更好地实现本发明，进一步地，所述数据采集单元采用ad转换电路。
28.本实施例的其他部分与上述实施例1-5任一项相同，故不再赘述。
29.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，其特征在于，包括光源、测量光信号单元、基准光信号单元、测量通道、基准通道、差分比较电路、数据采集单元、数据处理单元；所述光源分别连接测量光信号单元和基准光信号单元，并通过测量光信号单元和基准光信号单元分别与测量通道和基准通道对应连接，然后再通过测量通道和基准通道与所述差分比较电路连接；所述测量通道中设置有信号衰减单元；所述差分比较电路、数据采集单元、数据处理单元依次连接；所述差分比较电路包括仪表放大器fx620、可调电阻rp1、电阻r1；所述仪表放大器fx620的正极输入端连接测量通道；所述仪表放大器fx620的负极输入端连接基准通道；所述仪表放大器fx620的5号接线端接地；所述电阻r1和可调电阻rp1并联后搭接在所述仪表放大器fx620的8号接线端和1号接线端之间。2.如权利要求1所述的一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，其特征在于，所述测量通道和基准通道都包括光电转换单元、信号放大单元、滤波电路；所述测量通道中的信号衰减单元的输入端连接测量光信号单元，输出端与测量通道的光电转换单元、信号放大单元、滤波电路依次连接，并通过滤波电路与所述差分比较电路的仪表放大器fx620的正极输入端连接；所述基准通道中的光电转换单元的输入端连接基准光信号单元，输出端与基准通道的信号放大单元、滤波电路依次连接，并通过滤波电路与所述差分比较电路的仪表放大器fx620的负极输入端连接。3.如权利要求2所述的一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，其特征在于，所述滤波电路采用rc滤波电路。4.如权利要求1或2或3所述的一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，其特征在于，所述数据采集单元采用ad转换电路。5.如权利要求1或2或3所述的一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，其特征在于，所述数据处理单元采用cpu处理芯片。6.如权利要求1或2或3所述的一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，其特征在于，所述信号衰减单元采用测量介质，通过测量介质对测量光信号进行信号衰减。

技术总结
本发明提出了一种基于参考光和基准光差分比较补偿的光信号测量系统，通过以下技术方案予以实现：光源提供同源的测量光信号和基准光信号，测量光信号经过测量介质之后信号衰减，再经光电转换电路、信号放大电路、滤波电路后得到测量电压信号；基准光信号直接通过相同的光电装换转换电路、信号放大电路、滤波电路后得到基准电压信号；测量电压信号和基准电压信号通过差分比较电路得到最终可供AD转换器采集的电压信号，CPU通过数据总线读取AD采集的信号可计算得出测量光强度。当光源发生波动时，同源的测量光和基准光同时产品波动，通过差分比较电路消除电源波动带来的测量误差。本发明旨在提供一种稳定性高，不受光源波动影响的光信号测量方法。的光信号测量方法。的光信号测量方法。


技术研发人员：许扬 李永树 杨东
受保护的技术使用者：四川泛华航空仪表电器有限公司
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/3/7