基于全光緩存器光纖瓦斯傳感數(shù)字接收部分的研制.pdf

1、甲烷是礦井瓦斯氣體的主要成分，約占83％～89％，是常見的易燃易爆氣體。由瓦斯氣體造成的事故已經(jīng)成為煤礦安全的第一殺手，這給國民經(jīng)濟、礦工的人身安全造成的巨大損失，因此加強對瓦斯的監(jiān)測監(jiān)控，是煤礦安全生產(chǎn)工作的重中之重。光纖傳感器由于具有靈敏度高、抗電磁干擾、耐腐蝕、電絕緣性好、便于組成遙測網(wǎng)絡(luò)、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、耗電少等優(yōu)點，越來越受到國內(nèi)外廣泛的重視和應(yīng)用。目前國內(nèi)光纖甲烷傳感器都還處在實驗室階段，離實際應(yīng)用還有很大的距離，

2、穩(wěn)定性、靈敏度和監(jiān)測點數(shù)都有待提高。 本文提出了一種基于全光緩存器光纖瓦斯傳感系統(tǒng)的數(shù)字接收部分電路，能夠與模擬接收部分配合工作達到多點監(jiān)測的目的。根據(jù)擬接收波長是1665nm，帶寬是155Mb/s，且以包含3個幀的數(shù)據(jù)包為單位的數(shù)字突發(fā)信號的特點，設(shè)計出的數(shù)字接收部分包括五個單元：光電轉(zhuǎn)換、主放大、數(shù)字恢復(fù)、串并轉(zhuǎn)換、地址識別。本文對設(shè)計的各單元的工作原理和設(shè)計方案都進行了詳細的闡述。在光電轉(zhuǎn)換設(shè)計中，采用了差分結(jié)構(gòu)，其中光電

3、二極管PIN是整個接收部分的關(guān)鍵器件，直接決定著接收信號的帶寬特性和噪聲特性；在主放大設(shè)計中，創(chuàng)新性的使用三運放差分放大電路，具有高輸入阻抗和高共模抑制比等優(yōu)點，降低了對運放的要求。本文還詳盡介紹了各單元選擇的元器件的性能指標，而且繪制和調(diào)試了數(shù)字光接收電路，實現(xiàn)了部分電路功能，通過觀察信號上升時間可知光電二極管PIN所能接收數(shù)字激光信號的帶寬。本文還對多址光源信號進行了設(shè)計，給出了信號源數(shù)據(jù)包的幀格式和編碼思想；并且使用Quartus