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模拟信号在光纤中的传输方案研究

模拟信号在光纤中的传输方案研究

作者：吴成静西安工业大学

学位级别：硕士

在这个科技日益更新的时代,对高压隔离的问题显得越来越重要,要想对电压互感器的高压隔离的问题有一定的解决措施,设想在高、低压端用光纤来传输模拟信号,这样既可以节省了互感器的生产成本,也可以有效地隔离高压,还可以使得在输变电站... 详细信息

在这个科技日益更新的时代,对高压隔离的问题显得越来越重要,要想对电压互感器的高压隔离的问题有一定的解决措施,设想在高、低压端用光纤来传输模拟信号,这样既可以节省了互感器的生产成本,也可以有效地隔离高压,还可以使得在输变电站控制中心收到的隔离信号能够比较准确合理。为了解决对高压直流输电母线的电压参数进行测量的问题,在本篇论文中我们设计出一种将数字化信号的传输和光纤通信结合到一起的方案来达到这个要求,把这个在工业工程中的问题简化到理论实验中去展开。针对此问题,本文设计了如下的研究方案：首先我们把产生的0-5V的模拟信号作为模拟信号光纤传输单元中的输入信号,再通过光发送端中的A/D转换器将输入的模拟信号相应地转换为数字信号,同时将从A/D端口输出的转换好的数字信号用数据锁存器将信号锁存起来,然后再经过发送端中的并／串转换器将传输过来的数字信号的形式由并行转变为串行,这样操作是为了便于后续CMI编码使用。再由CMI编码器根据编码规则对串行信号进行编码,经过光纤将信号传输到光接收端,将接收到的串行码流在接收端的CMI译码器中进行译码,再由串并转换器将译码后的信号的形式转变为并行的,输出的并行信号应该与之前发送断输入的并行信号相同,若不同则表示译码出错。然后经过D/A转换器将接收到的数字信号转变成对应的模拟信号,最后再通过低通滤波器将收到的信号中杂质信号滤除掉,这样做是为了能够得到更精确的值,得到的模拟信号后与输入时的进行比较,在一定误差范围内都可以认为是正确的。完成以上步骤,就基本完成了模拟信号光纤传输的整个过程。由于在实际生活中,我们需要将信号送到供电站,所以最后我们还需利用微处理器对接收到的模拟信号进行数据处理后直接供电站使用。这样也是方便供电站观察电压稳定情况。根据设计出来的方案,按照以上一步步进行实验操作,最终实验结果表明,将输出的电压信号与输入的电压进行比较,发现误差在1%以内,说明实验结果无误。也能反映出本论文中所设计的研究方案测量出来的数据精度高,误差小,整个系统的稳定性好,最重要的是能够解决高压隔离的问题。

关键词：模拟信号光纤光发送模块光接收模块

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模拟信号复杂数字滤波处理在PLC中的应用

测控技术 2015年第11期34卷 40-43页

作者：黄志辉李云峰杨星星廖湘华中南大学机电工程学院湖南长沙410083

针对工业环境中干扰对压力传感器模拟信号的影响,为提高压力传感器的分辨率,提出了一种基于PLC实现复杂软件数字滤波的算法。通过对压力传感器输出电路以及输出信号特征的研究分析,设计出相应的FIR数字滤波算法,使传感器分辨率达到0.4... 详细信息

针对工业环境中干扰对压力传感器模拟信号的影响,为提高压力传感器的分辨率,提出了一种基于PLC实现复杂软件数字滤波的算法。通过对压力传感器输出电路以及输出信号特征的研究分析,设计出相应的FIR数字滤波算法,使传感器分辨率达到0.4‰以上,即满量程为800 N时,系统能识别0.32 N的变化。实验证实该PLC数字滤波程序提高了PLC处理模拟信号的分辨率,使系统能识别到0.1 N的压力变化,为后续精确控制提供保障。

关键词： PLC 模拟信号复杂软件数字滤波 FIR数字滤波

工业现场模拟信号隔离放大及转换技术应用探讨

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中国科技期刊数据库工业A 2022年第7期 0150-0156页

作者：于广沅深圳市顺源科技有限公司广东深圳518049

本文深入探讨了过程控制系统工业现场仪器仪表/PLC/DCS/FCS等设备装置的模拟量数据采集前端,对模拟信号进行有效隔离放大及转换处理的各种应用场景中所对应的实际解决方案,详细分析了各种应用电路匹配方案、特性参数和设计范例及个别具... 详细信息

本文深入探讨了过程控制系统工业现场仪器仪表/PLC/DCS/FCS等设备装置的模拟量数据采集前端,对模拟信号进行有效隔离放大及转换处理的各种应用场景中所对应的实际解决方案,详细分析了各种应用电路匹配方案、特性参数和设计范例及个别具体电路分析计算方法,适合过程控制系统和现场仪器仪表工程技术人员设计施工中参考。

关键词： PLC 仪器仪表传感器模拟信号数据采集信号隔离器隔离放大器变送器

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一种模拟信号采集电路误差分析方法

航空计算技术 2023年第6期53卷 92-95页

作者：白晨刘斌韩国璇航空工业西安航空计算技术研究所陕西西安710000 空装驻汉中地区军事代表室陕西汉中723000

针对模拟信号采集电路的误差分析,设计了一种充分考虑各级电路误差的最坏情况分析法。主要分析了影响精度和灵敏度的直流误差。忽略传感器、电缆、连接器、PCB寄生电容和任何外部影响/误差,因为这些误差在很大程度上取决于要测量的具体... 详细信息

针对模拟信号采集电路的误差分析,设计了一种充分考虑各级电路误差的最坏情况分析法。主要分析了影响精度和灵敏度的直流误差。忽略传感器、电缆、连接器、PCB寄生电容和任何外部影响/误差,因为这些误差在很大程度上取决于要测量的具体应用或信号。主要分析模拟采集电路中的典型构建模块,如电阻、放大器、模数转换器等。提出了基于反馈因子β的运算放大器误差模型,模型通过反馈因子而获得分析能力,反馈决定了运算放大器在功能和质量方面的性能,通过与开环误差规范的反馈交互实现。对于电阻和模数转换器主要分析其特性误差。采用最坏情况分析法,将可靠性落实到硬件设计中,使得硬件可以长期无故障工作。

关键词：模拟信号采集电路误差分析最坏情况分析法

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一种高精度模拟信号隔离电路设计

现代电子技术 2020年第6期43卷 9-12,17页

作者：朱诚徐腾飞金运昌赵光锋卢兆军山东大学山东济南250101 山东山大电力技术股份有限公司山东济南250101 国网山东省电力公司山东济南250000

介绍AVAGO公司高精度线性模拟光耦器件ACPL-C87B的原理,提出一种应用于故障录波器模拟信号采集的隔离采样电路设计方案,采用输入/输出和电源三端隔离和直流偏置电压的方法,完成高精度隔离采样电路的设计,通过简单的电阻匹配来适用于直... 详细信息

介绍AVAGO公司高精度线性模拟光耦器件ACPL-C87B的原理,提出一种应用于故障录波器模拟信号采集的隔离采样电路设计方案,采用输入/输出和电源三端隔离和直流偏置电压的方法,完成高精度隔离采样电路的设计,通过简单的电阻匹配来适用于直流、交流、电压和电流等多种输入信号,解决常用方案存在的价格高、易损坏的缺点。通过搭建隔离采样电路并对测试结果进行精确性分析,表明该电路可适用于多种信号输入,而且精度可以优于0.5%。

关键词：模拟信号隔离电路设计电阻匹配信号输入测试实验精确性分析

基于脉宽调制原理的模拟信号长距离传输方案研究

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传感器世界 2022年第9期28卷 27-32页

作者：杜卯春何利邹强湖南航天磁电有限责任公司湖南长沙410200

文章提出了一种基于脉宽调制原理的模拟信号传输方案。传感器输出的模拟信号经发送端的电压-脉宽调制电路处理后生成一路方波信号,且占空比与模拟信号幅值成正比。该方波经差分总线驱动器转换为一组互为反向的PWM信号,该种差分信号更便... 详细信息

文章提出了一种基于脉宽调制原理的模拟信号传输方案。传感器输出的模拟信号经发送端的电压-脉宽调制电路处理后生成一路方波信号,且占空比与模拟信号幅值成正比。该方波经差分总线驱动器转换为一组互为反向的PWM信号,该种差分信号更便于长距离传输。接收端将差动信号还原为一路方波后,设计特定带宽的滤波器可将方波信号还原为模拟信号,供模数转换器采集。文章设计了详细的电路拓扑和元件选型,对传输机理进行了仿真验证并制造样机进行实验。实验结果表明,该传输方案可有效地传输模拟信号,阶跃信号传输延时小于28μs。

关键词：脉宽调制差分信号传输传感器低通滤波模拟信号 RS-485

一种用于测量气载放射性碘的模拟信号采样电路

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核电子学与探测技术 2014年第2期34卷 249-253页

作者：任才李小华陈祥磊安然郭晓彬龚玉巍王洪南华大学核科学技术学院衡阳421001 武汉第二船舶研究设计所武汉430064

介绍了一种为气载放射性碘探测器研制的模拟电路。在探测器设计方案中,打破了传统上将前置放大器与主放大器分离的思想,将电荷灵敏前置放大电路与主放大电路置于探头以内;为了实现信号脉冲的较长距离传输,在信号电缆前端设置了既有电流... 详细信息

介绍了一种为气载放射性碘探测器研制的模拟电路。在探测器设计方案中,打破了传统上将前置放大器与主放大器分离的思想,将电荷灵敏前置放大电路与主放大电路置于探头以内;为了实现信号脉冲的较长距离传输,在信号电缆前端设置了既有电流放大又具备阻抗匹配功能的驱动电路,该驱动电路实现了在信号电缆后端免接地匹配电阻的需求,增强了探头的电子学兼容性。该研究成果得到理论与试验的验证,对工程应用具有较大参考价值。

关键词：模拟信号混合电路气载放射性碘

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过程控制系统模拟信号抗干扰及安全保护

中国科技期刊数据库工业A 2022年第8期 0129-0133页

作者：于广沅深圳市顺源科技有限公司广东深圳518049

本文深入分析了过程控制系统中,工业现场使用的传感器/仪器仪表/PLC/DCS/FCS等系统设备常常会遇到测量信号不稳定或突然出现的浪涌脉冲损坏仪器设备的情况,这些干扰可能是电源端EMI电磁干扰引起的,也可能是现场有高频信号渗入,如大功率... 详细信息

本文深入分析了过程控制系统中,工业现场使用的传感器/仪器仪表/PLC/DCS/FCS等系统设备常常会遇到测量信号不稳定或突然出现的浪涌脉冲损坏仪器设备的情况,这些干扰可能是电源端EMI电磁干扰引起的,也可能是现场有高频信号渗入,如大功率用电设备启动时在电网中产生的浪涌脉冲,电流信号输出控制变频器中的高频噪声等类型的干扰,这些干扰渗入到模拟信号传输线路中,有时会出现系统运行不稳定或引起伺服电机、电磁阀等执行机构的失控。而有些用电环境比较复杂的施工现场,则需要在模拟信号的远程传输线路中加装信号隔离器、TVS管和DC-DC隔离电源、屏蔽盒和屏蔽电缆、低通EMI滤波器或抑制电抗器,以及有效防止施工人员经常出现电源与信号线路的反接保护电路等安全防护措施,来确保工业现场控制系统施工人员和运行设备的安全,这些多年来从工厂和用户现场实践中总结出来的安全防护措施很适合过程控制系统和现场仪器仪表工程技术人员设计施工中参考。

关键词：模拟信号远程传输数据采集信号隔离器隔离放大器抗干扰浪涌保护反接保护

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广播模拟信号源的数字化改造

黑龙江广播电视技术 2022年第3期 12-15页

作者：孙祯聪梁文革中国广电黑龙江网络股份有限公司鸡西分公司鸡西市文体广电和旅游局

采用无线发射与有线传输相结合的方法,避免了原始音频信号源在无线中继过程中易受复杂的外界环境以及不法分子的恶意干扰等诸多问题.保障了原始音频信号的安全性.

关键词：无线电模拟信号数字信号 SDH传输安全性