張瑞玨++鄭傳榮

摘 要：該文設計了一種可用于單通道光纖滑環(huán)動態(tài)測試的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)在各種環(huán)境條件下單通道光纖滑環(huán)不間斷轉(zhuǎn)動傳輸?shù)膶崟r測試，通過實驗分析表明該系統(tǒng)簡單可靠，實用性強。

關鍵詞：單通道 光纖滑環(huán) 轉(zhuǎn)動平臺

中圖分類號：TH70 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（b）-0020-01

光纖旋轉(zhuǎn)連接器，又稱光纖滑環(huán)，使用光纖為數(shù)據(jù)傳輸媒體，用來解決旋轉(zhuǎn)連接的系統(tǒng)部件之間的數(shù)據(jù)傳輸[1]。它具有結(jié)構簡單，抗電磁干擾能力強，帶寬較寬等優(yōu)點。目前，單通道光纖滑環(huán)應用非常廣泛，而國內(nèi)對于單通道光纖滑環(huán)動態(tài)性能的檢驗和評估一直是個難點，該文設計了一種使用對稱光環(huán)行器實現(xiàn)單通道光纖滑環(huán)轉(zhuǎn)動檢測的系統(tǒng)，解決了光纖滑環(huán)動態(tài)性能檢測難以實現(xiàn)的問題。

1 單通道光纖滑環(huán)轉(zhuǎn)動測試系統(tǒng)組成及功能

光纖滑環(huán)測試系統(tǒng)由轉(zhuǎn)動平臺測試系統(tǒng)、光纖滑環(huán)光路傳輸系統(tǒng)和光通信動態(tài)性能測試系統(tǒng)三個分系統(tǒng)組成。

（1）轉(zhuǎn)動測試平臺：主要由轉(zhuǎn)動平臺（電機、轉(zhuǎn)軸等），完成動態(tài)條件下光纖滑環(huán)性能的檢測。

（2）光路傳輸系統(tǒng)：主要由單通道光纖滑環(huán)和環(huán)行器組成，形成整體測試的光路。

（3）光通信動態(tài)性能測試系統(tǒng)：主要由光源和光功率計組成，用于測試光纖滑環(huán)的插入損耗和旋轉(zhuǎn)變換。

1.1 轉(zhuǎn)動平臺測試分系統(tǒng)

測試系統(tǒng)轉(zhuǎn)動平臺在設計時，在滿足測試性能要求基礎上，力求結(jié)構緊湊，占用空間少，又不會發(fā)生運動干涉，同時保證良好的散熱條件[2]。從單通道光纖滑環(huán)來確定其他非標準件的外形尺寸。確定形位公差和表面粗糙度時，應在滿足要求的條件下，還要考慮加工條件，工藝難度及成本問題。

根據(jù)以上條件我們設計了簡易高可靠性轉(zhuǎn)臺，本轉(zhuǎn)臺內(nèi)環(huán)為旋轉(zhuǎn)端，光纖滑環(huán)穿過內(nèi)孔，與旋轉(zhuǎn)端撥叉相連，環(huán)行器B也固定與旋轉(zhuǎn)端隨之轉(zhuǎn)動。外框底座為靜止端，光纖滑環(huán)固定其上端，底座自帶一臺直流電動機，因為它們直接裝在軸上，運轉(zhuǎn)精度高，可以很好的完成各種轉(zhuǎn)速測量需求[3]。內(nèi)環(huán)和底座均采用結(jié)構由高強度合金鋁加工而成，不僅可以有效地減小轉(zhuǎn)臺的體積、降低重量，還可以簡化結(jié)構、提高電氣系統(tǒng)的可靠性。

1.2 光環(huán)行傳輸系統(tǒng)

光環(huán)行傳輸系統(tǒng)中使用的光環(huán)行器是三端口無源器件，它有三個光纖端口：1，2和3，光只能沿環(huán)行器內(nèi)部按固定方向環(huán)行，而不能反方向逆行[4]。從端口1輸入的光信號只能在端口2輸出，端口2對端口1反向隔離；端口2輸入的信號只能在端口3輸出，端口3對端口2反向隔離。

我們根據(jù)光環(huán)行器的工作原理搭建了單通道光纖滑環(huán)動態(tài)傳輸?shù)墓饴穫鬏斚到y(tǒng)，由轉(zhuǎn)動平臺測試系統(tǒng)、光纖滑環(huán)光路傳輸系統(tǒng)和光通信動態(tài)性能測試系統(tǒng)三個分系統(tǒng)組成。如圖1所示，通過雙環(huán)行器在光纖滑環(huán)兩端形成一個光路環(huán)路，從光源發(fā)出的光通過單通道光滑環(huán)后再由環(huán)行器回到光功率計，這樣就可在轉(zhuǎn)動情況下測試單通道光纖滑環(huán)插入損耗和各種環(huán)境溫度中的動態(tài)性能。

2 光纖滑環(huán)測試系統(tǒng)的實際應用

機箱內(nèi)為測試用光源和靜止端環(huán)行器A，光源可產(chǎn)生最高速率2.5Gbit/s的信號，機箱上為光纖滑環(huán)，后方的圓形裝置為動端環(huán)行器B。將光纖滑環(huán)和轉(zhuǎn)動端環(huán)行器B安裝在轉(zhuǎn)動平臺上，將轉(zhuǎn)臺置于高低溫箱中。調(diào)整電機使光纖滑環(huán)達到正常工作轉(zhuǎn)動速度，通過Agilent 8163B光波萬用表觀察光功率變化來實現(xiàn)光纖滑環(huán)動態(tài)性能跟蹤。實驗開始首先測量常溫時插入損耗和旋轉(zhuǎn)變化；然后降溫至-50℃穩(wěn)定2 h后再次測量插入損耗和旋轉(zhuǎn)變化；接著升溫至70℃穩(wěn)定2 h后測插入損耗和旋轉(zhuǎn)變化，最終測試結(jié)果如表1所示。

根據(jù)測試結(jié)果我們就能得出這種單通道光滑環(huán)在各種溫度條件下的性能指標，為我們選擇適合環(huán)境條件的單通道光滑環(huán)提供依據(jù)。

3 結(jié)語

該文結(jié)合以往轉(zhuǎn)臺的設計經(jīng)驗，通過對轉(zhuǎn)臺的設計和雙環(huán)行器光路系統(tǒng)的搭建，設計了一套簡單實用的單通道光纖滑環(huán)轉(zhuǎn)動測試系統(tǒng)。測試結(jié)果表明，這套系統(tǒng)能有效地解決環(huán)境實驗中單通道光纖滑環(huán)轉(zhuǎn)動測試的問題。通過進一步的改進，我們未來可以各種規(guī)格的光電組合滑環(huán)進行動態(tài)測試。

參考文獻

[1] 何翠平，聶楊，席虹標，等.雷達信號的光匯流環(huán)傳輸技術[J].光通信技術，2006（5）：31-32.

[2] 張?zhí)m蘭.二軸轉(zhuǎn)臺結(jié)構設計及動力學特性分析[D].長春：長春理工大學，2013.

[3] 付永領，陳寶琦.兩軸電動轉(zhuǎn)臺的設計與控制[J].自動化與儀器儀表，2013：91-93.

[4] 葉小華，葉會亮，黃旭光.反射型四端口閉環(huán)光環(huán)行器的設計[J].光子學報，2009，38（7）.