一種新型單通道光纖滑環動態測試系統

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動態測試的系統，該系統可以實現在各種環境條件下單通道光纖滑環不間斷轉動傳輸的實時測試，通過實驗分析表明該系統簡單可靠，實用性強。

關鍵詞：單通道 光纖滑環 轉動平臺

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

光纖旋轉連接器，又稱光纖滑環，使用光纖為數據傳輸媒體，用來解決旋轉連接的系統部件之間的數據傳輸[1]。它具有結構簡單，抗電磁干擾能力強，帶寬較寬等優點。目前，單通道光纖滑環應用非常廣泛，而國內對于單通道光纖滑環動態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行器實現單通道光纖滑環轉動檢測的系統，解決了光纖滑環動態性能檢測難以實現的問題。

1 單通道光纖滑環轉動測試系統組成及功能

光纖滑環測試系統由轉動平臺測試系統、光纖滑環光路傳輸系統和光通信動態性能測試系統三個分系統組成。

（1）轉動測試平臺：主要由轉動平臺（電機、轉軸等），完成動態條件下光纖滑環性能的檢測。

（2）光路傳輸系統：主要由單通道光纖滑環和環行器組成，形成整體測試的光路。

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

1.1 轉動平臺測試分系統

測試系統轉動平臺在設計時，在滿足測試性能要求基礎上，力求結構緊湊，占用空間少，又不會發生運動干涉，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。

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

1.2 光環行傳輸系統

光環行傳輸系統中使用的光環行器是三端口無源器件，它有三個光纖端口：1，2和3，光只能沿環行器內部按固定方向環行，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。

我們根據光環行器的工作原理搭建了單通道光纖滑環動態傳輸的光路傳輸系統，由轉動平臺測試系統、光纖滑環光路傳輸系統和光通信動態性能測試系統三個分系統組成。如圖1所示，通過雙環行器在光纖滑環兩端形成一個光路環路，從光源發出的光通過單通道光滑環后再由環行器回到光功率計，這樣就可在轉動情況下測試單通道光纖滑環插入損耗和各種環境溫度中的動態性能。

2 光纖滑環測試系統的實際應用

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

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

3 結語

該文結合以往轉臺的設計經驗，通過對轉臺的設計和雙環行器光路系統的搭建，設計了一套簡單實用的單通道光纖滑環轉動測試系統。測試結果表明，這套系統能有效地解決環境實驗中單通道光纖滑環轉動測試的問題。通過進一步的改進，我們未來可以各種規格的光電組合滑環進行動態測試。

參考文獻

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

[2] 張蘭蘭.二軸轉臺結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.反射型四端口閉環光環行器的設計[J].光子學報，2009，38（7）.