信号光纤传输系统及其在工业中的应用研究

曾康时?李蛟?邓琨蕾

摘 要：信号光纤传输系统有着良好的抗干扰能力，近年来，随着信号光纤传输系统研究成果的不断丰富，越来越多的企业将其应用于工业生产现场，为工业生产活动带来了极大的便利。本文将在对信号光纤系统的内涵与结构进行介绍的基础上，就信号光纤传输系统在工业场所中的应用提出一些方案，以供参考。

关键词：信号光纤传输系统;工业;应用

通信向大容量、长距离的方向发展已经是必然的趋势，光纤通信以其高带宽的优势正在逐渐发展为通信网的主体。特别是近些年来，各种工业企业业务量迅猛增加，业务间的融合不断加强，光纤通信系统作为信息传送的载体必须能够承载不同类型的数据信号。在此基础上，积极了解信号光纤传输系统，并将其合理应用于工业生产控制系统有着极强的必要性。

一、信号光纤传输系统概述

光纤，全名光导纤维，是一种传输光能的波导介质，上世界六十年代，美国科学家发明世界第一台激光器，光纤第一次进入通信领域，随后对光纤进行不断的研究，进入了快速发展阶段。相对于普通电缆，光纤有着频率款、损耗低的优势，因此，信号光纤传输系统凭借其良好的传输性能和极低的损耗迅速发展起来。

工业场所环境相对复杂，利用普通电缆进行信号传输不但实现难度较大，通常也容易受复杂的外在环境的干扰，而信号光纤传输系统由于有着良好的抗干扰能力，而在近年来的工业场所控制系统中得到了广泛的应用。

二、信号光纤传输系统的基本结构

无论采用何种传输方案，信号光纤传输系统的基本结构均是相同的，如图1所示，信号光纤传输系统由视频、音频、数据采集与输出设备，光电转换设备和光纤组成。

图1 信号光纤传输系统的基本结构

三、信号光纤传输系统在工业中的应用方案

1.方案一

以5公里左右的传输距离作为本方案的传输距离，通过光端机直接传输模拟信号传输的频率定为1MHz，通过分析发现，这个频率值可以通过光端机来进行传输，对该工方案各类设备、材料用款进行计算，得到总费用6000元。通过光端机直接传输模拟信号的优点是网络构建较为简单，成本低，同时，这种传输方式有着自身难以克服的缺点：传输的质量受温度的影响很大，在进行多种信号传输的时候，发生相互干扰，影响传输效率，还有不稳定现象发生，这种解决方法较适用于信号较少，温度变化不大地区使用。

2.方案二

第二种方案采用电信号——光信号——光纤传输——光信号——电信号的原理进行传送，不再用模拟信号传输，传输方式是将模拟信号转换成数字信号传输。使用的传输设备主要为数字光端机，其他的传输设备与第一种方案相同，传输网络系统的架构与第一种方式相同，第二种方案能有效克服第一种方案传输信号相互干扰的弊端，可以同时传输4路以上的信号，性能良好的传输设备，可以同时传输几百路信号。第二种方案与第一种方案从性能来看要明显更高，传输保真度高，同时进行多路传输，环境温度影响小，传输稳定的脖颈，从价格来看，第二种方案还需要增加逆流转换器、AD转换器等模块，增加了实际安装的工作量，成本比第一种方案高出20%左右。

3.方案三

第三种方案与第二种方案的传输原理相同，都是不再使用模拟信号传输，传输方式是将模拟信号转换成数字信号传输。第二种和第三种方案的不同在于第三种方案采用光电隔离器来代替原有的数字光端机，光电隔离器传输原理是以光为媒介传输，对输入、输出信号有很好的隔离作用，同时具备受外界环境干扰度小、性能稳定、使用寿命长、无触点、保真度高等优点，是目前工业控制信号传输中应用最广泛的光电设备之一。

信号传输网路与第二种方案类似，需要增加逆流转换器、AD转换器等模块，同时还需要根据实际传输情况，合理设计电路，包括转换与逆转换的全过程，加大了工作量。从工作原理看，第三种方案输出信号不会影响输入端，设计原理上更容易和逻辑电路配合使用，实用性能提高，输入输出端的相应时间缩短，一般只需要微秒甚至毫微秒。第三种方案从成本来看，增加的光电隔离器需要2对，成本约1000元左右，其他的设备如6芯多模光纤、逆流转换器、AD转换器等价格参考第一种方案，要增加转换电路的设计和安装，费用则根据实际情况而定，总体而言，第三种方案工作量及成本增加，性能最优。

以上三种设计方案均有着各自的优势和缺点，在不同的场合下，上述方案具有着不同的经济技术可行性，总的来说，对于环境影响度较低的场合可选择方案一;对于对信号保真度要求高且环境相对复杂的环境可选择方案二;对于只是单向传输但环境影响较大的场合可选择方案三。

四、结语

综上所述，模拟信号光纤传输系统对许多复杂的工业场所的适用性较高，能够实现理想的传输效果，为工业生产与管理工作提供相对可靠的控制平台。本文提出了三种模拟信号光纤传输系统应用于工业场所的方案，各有优势与缺点，实际应用中应按需选择。

参考文献：

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