專利名稱：一種將光纖通信技術應用于光電經(jīng)緯儀數(shù)據(jù)通信的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光電經(jīng)緯儀，特別涉及光電經(jīng)緯儀的數(shù)據(jù)通信。
背景技術：
由于光電經(jīng)緯儀在工作時，方位軸轉動給數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性造成困難。目前，光電經(jīng)緯儀是利用在水平方位軸上安裝導電環(huán)的方法將兩根電纜連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，利用導電環(huán)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)难b置包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、導電環(huán)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，如圖1所示。數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的數(shù)據(jù)以電信號的形式經(jīng)過電纜傳輸至導電環(huán)，導電環(huán)再將數(shù)據(jù)經(jīng)過電纜傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性。但是，導電環(huán)同時傳輸?shù)碾姍C工作的電能對導電環(huán)內(nèi)部信號存在干擾，以及導電環(huán)內(nèi)部信號之間也存在干擾，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾屎唾|量受到影響，因此，導電環(huán)已經(jīng)成為經(jīng)緯儀發(fā)展的瓶頸之一。同時，導電環(huán)在安裝過程中，需要進行繁瑣的配線工作。

發(fā)明內(nèi)容
針對導電環(huán)數(shù)據(jù)傳輸速率低，帶寬窄，抗電磁干擾能力弱等問題，同時為了將科研人員從繁瑣的導電環(huán)配線工作中解脫出來，本發(fā)明提出利用光纖通信速率高、帶寬寬、抗電磁干擾能力強的特點，取代傳統(tǒng)的導電環(huán)傳輸數(shù)據(jù)方式，以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸挕⑺俾屎唾|量，數(shù)據(jù)傳輸過程如圖2所示。
本發(fā)明利用光能夠在空氣中傳播的特點，通過一對光準直器實現(xiàn)光信號在兩段光纖之間的傳輸，其結構分為轉動部分和固定部分轉動部分包括第一連接架、第一光準直器尾纖、第一光準直器管殼、第一光準直器透鏡組；固定部分包括第二光準直器透鏡組、第二光準直器管殼、第二光準直器尾纖、第二連接架；第一連接架與經(jīng)緯儀方位軸相連，隨經(jīng)緯儀方位軸一起轉動；第一光準直器管殼與第一連接架相連，隨第一連接架一起轉動；第一光準直器尾纖和第一光準直器透鏡組分別與第一光準直器管殼相連，隨第一光準直器管殼一起轉動；第二連接架與經(jīng)緯儀基座固定連接；第二光準直器管殼與第二連接架固定連接；第二光準直器透鏡組和第二光準直器尾纖分別與第二光準直器管殼固定連接，第一光準直器透鏡組和第二光準直器透鏡組的光軸與經(jīng)緯儀方位軸同軸。
本發(fā)明與導電環(huán)相比較，通過采用變電信號的接觸式傳輸為光信號的非接觸式傳輸?shù)募夹g方案，解決了電信號易受電磁干擾的問題；采用一對光準直器分別進行光束的擴束準直和聚焦，實現(xiàn)光束在兩段光纖之間的耦合，既解決了由于光電經(jīng)緯儀工作時水平方位軸轉動造成的信號無法連續(xù)傳輸?shù)膯栴}，又解決了細光纖纖芯，一般為50μm，對準非常困難的問題。本發(fā)明最大的優(yōu)點是既能提高傳輸速率，又能夠避免電磁干擾對信號的影響，提高傳輸質量，同時光纖的傳輸損耗非常低，可以實現(xiàn)遠距離傳輸，尤其是當利用多臺光電經(jīng)緯儀進行跟蹤定位測量時，需要將所有參與測量的經(jīng)緯儀獲得的數(shù)據(jù)匯總，進行分析計算。由于參與測量的經(jīng)緯儀是分散布置的，因此必然有部分經(jīng)緯儀采集的數(shù)據(jù)需要遠距離傳輸。光纖在傳輸速度快和損耗低方面與電纜相比較有明顯的優(yōu)勢，因此光纖通信更適合遠距離通信。
將光纖通信技術應用于光電經(jīng)緯儀可以提高光電經(jīng)緯儀的整體測量性能和靈活性。該技術將日益成為通信主流方式的光通信技術應用于光電經(jīng)緯儀或者具有類似轉動結構的儀器之中，具有很好的應用前景和巨大的實用價值。


圖1是背景技術的原理示意2是利用本發(fā)明進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑硎疽?是本發(fā)明的實施例的結構示意圖也是摘要附圖具體實施方式
本發(fā)明分為上面的轉動部分和下面的固定部分。圖3中包括經(jīng)緯儀方位軸1、第一連接架2、第一光準直器尾纖3、第一光準直器管殼4、第一光準直器透鏡組5、第二光準直器透鏡組6、第二光準直器管殼7、第二光準直器尾纖8、第二連接架9、經(jīng)緯儀基座10。
第一連接架2和第二連接架9采用堅固且變形小的金屬材料制成，第一連接架2的內(nèi)壁做染黑處理，同時它們內(nèi)壁要粗糙一些，以防止光準直器透鏡表面的反射光經(jīng)過第一連接架2的內(nèi)壁反射后再進入光準直器，產(chǎn)生干擾，為了更好地吸收反射光，在黑色染料中加入吸收劑碳黑，碳黑能夠將可見和紅外波長的激光能量基本全部吸收；第一光準直器尾纖3和第二光準直器尾纖8根據(jù)光發(fā)射裝置和光接收裝置的工作波長選擇不同材料的光纖，第一光準直器透鏡組5和第二光準直器透鏡組6中的透鏡選擇半徑為0.9mm，工作波長與光發(fā)射裝置和光接收裝置工作波長一致，例如，選擇工作波長為1310nm的光發(fā)射裝置和光接收裝置時，第一光準直器和第二光準直器的工作波長也應選擇1310nm，第一光準直器尾纖3和第二光準直器尾纖8選擇工作波長為1310nm的G652光纖。光束經(jīng)過第一光準直器透鏡組5擴束和準直后，即使經(jīng)緯儀安裝或移動等原因造成第一光準直器透鏡組5與第二光準直器透鏡組6的光軸不在一條直線上，光能的損失也不會太大。它們的透鏡采用半徑為0.9mm、5mm、8mm、11mm，例如透鏡采用半徑為0.9mm的光準直器，假設光準直器的輸出為光強均勻分布的光斑，在第一光準直器透鏡組5與第二光準直器透鏡組6的光軸相距0.1mm時，光能量損耗約為7％，在第一光準直器透鏡組5與第二光準直器透鏡組6的光軸相距0.2mm時，光能量損耗約為16％，約為0.76dB。由于在光電經(jīng)緯儀通信系統(tǒng)中，通信距離一般在幾米至幾十米的范圍內(nèi)，因此光纖自身引起的損耗相對于系統(tǒng)的總損耗可以忽略不計。如果通過機械設計將一對光準直器的光軸偏差控制在0.2mm之內(nèi)，那么，在考慮系統(tǒng)所有接口處連接損耗的情況下，整個光纖通信系統(tǒng)單向傳輸?shù)目倱p耗最大值將在3dB以下，不會對光接收端光信號的判決產(chǎn)生嚴重的影響。如果采用透鏡口徑更大的光準直器，例如透鏡半徑為11mm，那么對于兩個光準直器光軸的對準精度要求可以進一步降低，同時信號的損耗也將降低。在工作中，轉動的第一光準直器透鏡組5和固定的第二光準直器透鏡組6間應確保無塵、無雜散光，因此需要一個密閉罩，密閉罩的內(nèi)壁應染黑，以防止第一光準直器透鏡組5和第二光準直器透鏡組6表面的反射光對信號產(chǎn)生干擾，在本發(fā)明中，第一連接架2既起到將經(jīng)緯儀方位軸1和第一光準直器管殼4連接在一起的作用，又起到密閉罩的作用。
在工作過程中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)以電信號形式傳輸至光發(fā)射裝置，經(jīng)過圖2的光發(fā)射裝置轉換為光信號形式，光信號經(jīng)過光纖傳輸至第一光準直器尾纖3，從第一光準直器尾纖3出射的光信號經(jīng)過第一光準直器透鏡組5的擴束和準直后經(jīng)空氣傳輸至第二光準直器透鏡組6，經(jīng)過第二光準直器透鏡組6的聚焦進入第二光準直器尾纖8，再經(jīng)過光纖傳輸至光接收裝置，光接收裝置將接收到的光信號轉換為電信號后傳輸至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪B續(xù)性，即應用光纖通信技術取代導電環(huán)，完成光電經(jīng)緯儀的數(shù)據(jù)通信。
權利要求
1.一種將光纖通信技術應用于光電經(jīng)緯儀數(shù)據(jù)通信的裝置，包括經(jīng)緯儀方位軸(1)、經(jīng)緯儀基座(10)，其特征在于轉動部分包括第一連接架(2)、第一光準直器尾纖(3)、第一光準直器管殼(4)、第一光準直器透鏡組(5)；固定部分包括第二光準直器透鏡組(6)、第二光準直器管殼(7)、第二光準直器尾纖(8)、第二連接架(9)；第一連接架(2)與經(jīng)緯儀方位軸(1)相連，隨經(jīng)緯儀方位軸(1)一起轉動；第一光準直器管殼(4)與第一連接架(2)相連，隨第一連接架(2)一起轉動；第一光準直器尾纖(3)和第一光準直器透鏡組(5)分別與第一光準直器管殼(4)相連，隨第一光準直器管殼(4)一起轉動；第二連接架(9)與經(jīng)緯儀基座(10)固定連接；第二光準直器管殼(7)與第二連接架(9)固定連接；第二光準直器透鏡組(6)和第二光準直器尾纖(8)分別與第二光準直器管殼(7)固定連接，第一光準直器透鏡組(5)和第二光準直器透鏡組(6)的光軸與經(jīng)緯儀方位軸(1)同軸。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種將光纖通信技術應用于光電經(jīng)緯儀數(shù)據(jù)通信的裝置，其特征在于第一連接架(2)和第二連接架(9)采用金屬材料制成，第一連接架(2)的內(nèi)壁做染黑處理，同時內(nèi)壁制成粗糙面。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種將光纖通信技術應用于光電經(jīng)緯儀數(shù)據(jù)通信的裝置，其特征在于第一光準直器透鏡組(5)和第二光準直器透鏡組(6)中的透鏡半徑選擇為0.9mm-11mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及光電經(jīng)緯儀的數(shù)據(jù)通信裝置，包括方位軸；第一、第二連接架；第一、第二光準直器尾纖；第一、第二光準直器管殼；第一、第二光準直器透鏡組；經(jīng)緯儀基座。本發(fā)明與導電環(huán)相比較，通過采用變電信號的接觸式傳輸為光信號的非接觸式傳輸，解決了電信號易受電磁干擾的問題；采用一對光準直器分別進行光束的擴束準直和聚焦，實現(xiàn)光束在兩段光纖之間的耦合，既解決了由于光電經(jīng)緯儀工作時水平方位軸轉動造成的信號無法連續(xù)傳輸?shù)膯栴}，又解決了細光纖纖芯，一般為50μm，對準非常困難的問題。本發(fā)明既能提高傳輸速率，又能夠避免電磁干擾對信號的影響，提高傳輸質量，同時光纖的傳輸損耗非常低，可以實現(xiàn)遠距離傳輸。
文檔編號G01C1/02GK1897062SQ20051010778
公開日2007年1月17日 申請日期2005年9月30日 優(yōu)先權日2005年9月30日
發(fā)明者沈鋮武, 曹永剛, 王晶, 沈成彬 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所