一种新型单通道光纤滑环动态测试系统

摘 要：该文设计了一种可用于单通道光纤滑环动态测试的系统，该系统可以实现在各种环境条件下单通道光纤滑环不间断转动传输的实时测试，通过实验分析表明该系统简单可靠，实用性强。

关键词：单通道 光纤滑环 转动平台

中图分类号：TH70 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）03（b）-0020-01

光纤旋转连接器，又称光纤滑环，使用光纤为数据传输媒体，用来解决旋转连接的系统部件之间的数据传输[1]。它具有结构简单，抗电磁干扰能力强，带宽较宽等优点。目前，单通道光纤滑环应用非常广泛，而国内对于单通道光纤滑环动态性能的检验和评估一直是个难点，该文设计了一种使用对称光环行器实现单通道光纤滑环转动检测的系统，解决了光纤滑环动态性能检测难以实现的问题。

1 单通道光纤滑环转动测试系统组成及功能

光纤滑环测试系统由转动平台测试系统、光纤滑环光路传输系统和光通信动态性能测试系统三个分系统组成。

（1）转动测试平台：主要由转动平台（电机、转轴等），完成动态条件下光纤滑环性能的检测。

（2）光路传输系统：主要由单通道光纤滑环和环行器组成，形成整体测试的光路。

（3）光通信动态性能测试系统：主要由光源和光功率计组成，用于测试光纤滑环的插入损耗和旋转变换。

1.1 转动平台测试分系统

测试系统转动平台在设计时，在满足测试性能要求基础上，力求结构紧凑，占用空间少，又不会发生运动干涉，同时保证良好的散热条件[2]。从单通道光纤滑环来确定其他非标准件的外形尺寸。确定形位公差和表面粗糙度时，应在满足要求的条件下，还要考虑加工条件，工艺难度及成本问题。

根据以上条件我们设计了简易高可靠性转台，本转台内环为旋转端，光纤滑环穿过内孔，与旋转端拨叉相连，环行器B也固定与旋转端随之转动。外框底座为静止端，光纤滑环固定其上端，底座自带一台直流电动机，因为它们直接装在轴上，运转精度高，可以很好的完成各种转速测量需求[3]。内环和底座均采用结构由高强度合金铝加工而成，不仅可以有效地减小转台的体积、降低重量，还可以简化结构、提高电气系统的可靠性。

1.2 光环行传输系统

光环行传输系统中使用的光环行器是三端口无源器件，它有三个光纤端口：1，2和3，光只能沿环行器内部按固定方向环行，而不能反方向逆行[4]。从端口1输入的光信号只能在端口2输出，端口2对端口1反向隔离；端口2输入的信号只能在端口3输出，端口3对端口2反向隔离。

我们根据光环行器的工作原理搭建了单通道光纤滑环动态传输的光路传输系统，由转动平台测试系统、光纤滑环光路传输系统和光通信动态性能测试系统三个分系统组成。如图1所示，通过双环行器在光纤滑环两端形成一个光路环路，从光源发出的光通过单通道光滑环后再由环行器回到光功率计，这样就可在转动情况下测试单通道光纤滑环插入损耗和各种环境温度中的动态性能。

2 光纤滑环测试系统的实际应用

机箱内为测试用光源和静止端环行器A，光源可产生最高速率2.5Gbit/s的信号，机箱上为光纤滑环，后方的圆形装置为动端环行器B。将光纤滑环和转动端环行器B安装在转动平台上，将转台置于高低温箱中。调整电机使光纤滑环达到正常工作转动速度，通过Agilent 8163B光波万用表观察光功率变化来实现光纤滑环动态性能跟踪。实验开始首先测量常温时插入损耗和旋转变化；然后降温至-50℃稳定2 h后再次测量插入损耗和旋转变化；接着升温至70℃稳定2 h后测插入损耗和旋转变化，最终测试结果如表1所示。

根据测试结果我们就能得出这种单通道光滑环在各种温度条件下的性能指标，为我们选择适合环境条件的单通道光滑环提供依据。

3 结语

该文结合以往转台的设计经验，通过对转台的设计和双环行器光路系统的搭建，设计了一套简单实用的单通道光纤滑环转动测试系统。测试结果表明，这套系统能有效地解决环境实验中单通道光纤滑环转动测试的问题。通过进一步的改进，我们未来可以各种规格的光电组合滑环进行动态测试。

参考文献

[1] 何翠平，聂杨，席虹标，等.雷达信号的光汇流环传输技术[J].光通信技术，2006（5）：31-32.

[2] 张兰兰.二轴转台结构设计及动力学特性分析[D].长春：长春理工大学，2013.

[3] 付永领，陈宝琦.两轴电动转台的设计与控制[J].自动化与仪器仪表，2013：91-93.

[4] 叶小华，叶会亮，黄旭光.反射型四端口闭环光环行器的设计[J].光子学报，2009，38（7）.