一种高频磁场测量系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高频磁场测量系统，具体包括磁场感应模块、信号传输模块和信号显示存储模块。磁场感应模块主要由线圈型磁场传感器构成，其功能是将变化的磁场转换为电信号；信号传输模块是由光发射机，多模光纤以及光接收机组成，光接收机的功能是将从磁场传感器接收到的高频电信号转换为光信号，光信号通过多模光纤传输到光接收机，通过光接收机的光电转换功能将光信号还原为电信号，最后通过信号显示存储模块的示波器将高频磁场波形显示出来。本发明专利技术信号传输距离远，可达1km，信号衰减小，设备体积小，抗干扰能力强，各个模块连接方便，可以用于测量高达1GHz的强磁场。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于磁场测量领域，特别涉及一种基于高频磁场测量的光纤传输系统。
技术介绍
众所周知，现代社会离不开电和磁，电与磁以各种形式无孔不入地渗透到人们生 活的各个领域中。特别是20世纪以来，随着通讯和电气技术的发展及应用，电气与电子 设备的干扰和抗干扰问题日益突出。为此，世界上的专家学者开始对电磁干扰问题进行研 究。随着微电子技术的发展和电气化水平的提高，电磁兼容学科在对电磁干扰现象的认识、 研究和控制过程中得到了迅速的发展。目前该学科己经逐步形成了完整的体系，其研究对 象已不仅仅限于电气电子设备，而是拓宽到自然干扰源、核电磁脉冲、静电放电、频谱管理、 电磁辐射对人体的生物效应、信息处理设备的电磁泄漏等方面。本专利技术涉及的一种基于高 频磁场测量的光纤传输系统可以测量频率达到IGHz的高频强磁场，传输的距离可以达到 100米以上而在传输过程中几乎没有衰减，而且几乎不受到外界电磁场的干扰。目前用于磁 场测量的设备最多只能测到IOOMHz左右的磁场，而且可靠性不高，国内很少有设备针对高 频磁场的测量，而且信号传输使用的是同轴电缆，不利于信号的抗衰减和抗干扰，使用同轴 电缆的传输设备占用空间大，体积笨重，不利于安装和维护。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于高频磁场测量的光纤传输系统，通过对外界磁场 的测量对磁场进行时域和频域分析。 实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于高频磁场测量的光纤传输系统，包 括依次相连的高频磁场信号感应模块、高频信号传输模块和信号显示存储模块； 所述高频磁场感应模块包括线圈型磁场传感器；高频信号传输模块包括光发射机和光 接收机，所述光发射机和光接收机通过多模光纤相连；所述信号显示存储模块为示波器； 其中线圈型磁场传感器通过BNC接头与光发射机连接，光发射机将接收到的高频电信 号转换为光信号，光信号通过多模光纤传输到光接收机，光接收机将接收到的光信号还原 成电信号，并通过同轴电缆传输到示波器上。 所述光发射机包括电光转换电路，该电路包括第一电容C1、第一电阻R1、第二电 阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一运算放大器Ul、半导体激 光器LD、二极管D2 ; 所述第一电容Cl的一端通过第一电阻Rl与第一运算放大器Ul的反相脚相连，第一电 容Cl的另一端为电光转换电路的输入端VIN，第一运算放大器Ul的反相脚通过第二电阻 R2连接第一运算放大器Ul的输出端；第六电阻R6 -端连接+15V电压，另一端接到第一运 算放大器Ul的正相脚并且通过第五电阻R5接地，第一运算放大器Ul正电源接+15V电源， 负电源接地；第一运算放大器Ul的输出端通过第三电阻R3连接到半导体激光器LD 的阳极，半导体激光器LD的阴极接地，第四电阻R4和二极管D2并联在半导体激光器 LD的两端，二极管D2的阳极连接半导体激光器LD的阴极，二极管D2的阴极连接 半导体激光器LD的阳极；半导体激光器LD作为光源输出。 所述光接收机包括光电转换电路，所述光电转换电路包括光电二极管OPD 、第 二电容C2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二 电阻R12、第十三电阻R13、第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2B ; 光电二极管〇PD的阳极接-5V电压，阴极通过第七电阻R7连接到第二运算放大器 U2A的反相脚，第二运算放大器U2A的正相脚通过第九电阻R9接地，第八电阻R8的一端连 接到第二运算放大器U2A的反相脚，第八电阻R8的另一端连接到第二运算放大器U2A的输 出端，第二运算放大器U2A的输出端通过第二电容C2、第十电阻RlO连接第三运算放大器 U2B的反相脚，第三运算放大器U2B的正相脚通过第十二电阻R12接地，第十一电阻Rll - 端连接第三运算放大器U2B的反相脚，另一端连接第三运算放大器U2B的输出端，第十三电 阻R13的一端连接第三运算放大器U2B的输出端，第十三电阻R13的另一端接地； 光电二极管〇PD作为光的接收端，第三运算放大器U2B的输出端为光电转换电路 的输出端；第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B的正电源接+5V电源，第二运算放大 器U2A和第三运算放大器U2B的负电源接-5V电源。 第一运算放大器Ul、第二运算放大器U2A和第三运算放大器U2B均为TI公司生产 的电流运算放大器，具体型号为THS3202。 半导体激光器LD采用重庆欧德胜光电科技有限公司生产的垂直腔面发射激 光器，具体型号为0LD-8-3-0-2-4-4-R-1。 光电二极管0PD采用重庆欧德胜光电科技有限公司生产的光电二极管，具体 型号为 0PD-2-3-5-R。 本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：该系统传输信号损耗小，效率高，传输距 离远；抗干扰能力强，不受电磁辐射与雷击等任何电器干扰的影响；测量精度高；设备可靠 性高，体积小巧，便于安装和维护，在对光纤进行维护时，不须将光发射机与光接收机断电； 使用安全性高，光纤不会生锈或腐蚀，也没有起火的危险。【附图说明】 图1是本专利技术所提供的一种基于高频磁场测量的光纤传输系统结构图。 图2是线圈型磁场传感器结构示意图。 图3是电光转换电路示意图。 图4是光电转换示意图。 图中标号所代表的含义为=I-BNC接头，2-屏蔽层，3-感应线圈。【具体实施方式】 本专利技术的一种基于高频磁场测量的光纤传输系统，包括依次相连的高频磁场信号感应 模块、高频信号传输模块和信号显示存储模块； 所述高频磁场感应模块包括线圈型磁场传感器；高频信号传输模块包括光发射机和光 接收机，所述光发射机和光接收机通过多模光纤相连；所述信号显示存储模块为示波器； 其中线圈型磁场传感器通过BNC接头与光发射机连接，光发射机将接收到的高频电信 号转换为光信号，光信号通过多模光纤传输到光接收机，光接收机将接收到的光信号还原 成电信号，并通过同轴电缆传输到示波器上。 所述光发射机包括电光转换电路，该电路包括第一电容C1、第一电阻R1、第二电 阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一运算放大器Ul、半导体激 光器LDD1、二极管D2 ; 所述第一电容Cl的一端通过第一电阻Rl与第一运算放大器Ul的反相脚相连，第一电 容Cl的另一端为电光转换电路的输入端VIN，第一运算放大器Ul的反相脚通过第二电阻 R2连接第一运算放大器Ul的输出端；第六电阻R6 -端连接+15V电压，另一端接到第一运 算放大器Ul的正相脚并且通过第五电阻R5接地，第一运算放大器Ul正电源接+15V电源， 负电源接地；第一运算放大器Ul的输出端通过第三电阻R3连接到半导体激光器LD 的阳极，半导体激光器LD的阴极接地，第四电阻R4和二极管D2并联在半导体激光器 LD的两端，二极管D2的阳极连接半导体激光器LD的阴极，二极管D2的阴极连接 半导体激光器LD的阳极；半导体激光器LD作为光源输出。 光接收机包括光电转换电路，所述光电转换电路包括光电二极管OPD 、第二电 容C2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻 R12、第十三电阻R13、第二运算放大器U2A、第三运算放大器U2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高频磁场测量的光纤传输系统，其特征在于，包括依次相连的高频磁场信号感应模块、高频信号传输模块和信号显示存储模块；所述高频磁场感应模块包括线圈型磁场传感器；高频信号传输模块包括光发射机和光接收机，所述光发射机和光接收机通过多模光纤相连；所述信号显示存储模块为示波器；其中线圈型磁场传感器通过BNC接头与光发射机连接，光发射机将接收到的高频电信号转换为光信号，光信号通过多模光纤传输到光接收机，光接收机将接收到的光信号还原成电信号，并通过同轴电缆传输到示波器上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马少杰，张合，贺海，史云雷，潘菡，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32