在现代传感体系中，干与型光纤扰动传感器以其极高的灵敏度得到了广泛重视。其间要害部分是信号调度电路，它用来检测和预处理非常弱小并夹杂着噪声的传感信号。一般来说，光电勘探器的输出信号要先经过前置扩大、滤波等预处理环节，最大极限地按捺噪声，为信号的进一步处理打下根底。本文首要评论了弱小传感信号的调度电路规划，包含前置扩大电路的规划，带通滤波器的规划和运放的挑选，并用MuItisim 10对规划的电路进行了仿真。
1 信号调度电路规划
光电勘探器接收到的光信号一般都非常弱小，并且光电勘探器输出的信号往往被深埋在噪声之中。因而，要先对这样的弱小传感信号进行预处理，以将大部分噪声滤除掉，并将弱小信号扩大到后续处理器所要求的电压起伏。这样，就需求经过前置扩大电路、滤波电路来输出起伏适宜、并已滤除掉大部分噪声的待检测信号。
其信号调度模块的结构框图如图1所示，完好的信号调度电路如图2所示。
在图2中，电源电压输入端和地之间接入1μF的电容C9，C10，用来滤除电源带来的搅扰。
2 光电勘探器及其作业方式挑选
2．1 光电勘探器的挑选
光电勘探器是一种经过光电效应勘探光信号的器材。挑选光电勘探器应考虑；光电灵敏度要求足够高；信噪比高；相应峰值波长应与发光器材的发射波长、光纤的低损耗窗口相匹配；呼应速度快；输出光电流-照度特性曲线的线性度好。
光电勘探器的品种许多。在干与型光纤传感器中，光电勘探器一般选用PIN结型和雪崩型光电二极管。
PIN光电二极管呼应频率高，呼应速度快，供电电压低，作业非常安稳。雪崩二极管灵敏度高，呼应快，但需求上百伏的作业电压，且增益会引起噪声，简略带来电流失真。考虑到该体系所据测的波长规模和器材在0～40℃规模内的安稳性，决议选用InGaAs PIN photodiode G8371-03型光电二极管。该光电二极管在温度特性方面也适当超卓，比其他光电二极管有着更好的特性曲线。
2．2 光电勘探器的作业方式
光电二极管一般有两种方式作业：零偏置作业和反偏置作业，图3所示为光电二极管两种方式的偏置电路。
在光伏方式时，光电二极管可非常精确地线性作业；而在光导方式时，光电二极管可完成较高的切换速度，但要献身必定的线性。在反偏置条件下，即便无光照，仍有一个很小的电流(暗电流)。而在零偏置时则没有暗电流，这时二极管的噪声基本上是分路电阻的热噪声。在反偏置时，因为导电产生的散粒噪声成为附加的噪声源。该规划所针对的待检测传感信号对错常弱小的信号，尽量防止噪声搅扰是首要任务，所以该规划选用光伏方式。
3 前置扩大电路
3．1 电路规划
前置扩大电路原理如图4所示。经过PIN光电二极管输入的信号经过I／V改换将光电流通换为电压信号，然后再将电压信号经中心扩大电路进行电压信号扩大。电路剖析：运放U1A及其外围元件组成了I／V改换电路。其间R1是为了消除勘探器输出电流中的毛刺，R2为防止电路自激并供给直流通道，C1为隔直电容，C3和R4用于直流平衡及沟通补偿。R3为反应电阻，C2用于减小噪声带宽以确保R3对电路噪声的影响最小。因为参加电容C2后，电路的幅频特性会产生改动，适当于一个滤波器，所以在选取C2时要一起考虑PIN管勘探信号的频谱防止将有用信号过度衰减或许滤掉。运放U1D及其外围元件R5，R6，R7组成的反相扩大器作为中心扩大电路对电压信号进一步扩大。
电路中集成运放挑选也非常重要。对其输入电阻、开环增益、转化速率和增益带宽、噪声电压都有较高要求。美国BB公司出品的高速FET输入宽带集成运算扩大器OPA132具有极高的输入阻抗；较大的开环增益和增益带宽，极快的电压转化速率和极小的等效噪声带宽，对错常抱负的前置扩大用集成电路。本文在电路中挑选OPA132的四运放方式OPA4132，它大大减小了电路体积与装备的杂乱程度，降低了噪声引进。
3．2 电路仿真
建立仿真电路，并用仿真软件MulTIsim 10中两通道示波器、波特图示仪对规划的前置扩大器别离仿真，得到如图5所示仿真成果。从图5能够看出，经过前置扩大电路后输出信号比较输入信号扩大了约2×103倍，且基本无失真。
图6为该电路的幅频特性曲线。能够看出该前置扩大电路对高频有必定的按捺效果，其首要是扩大了低频弱小信号。在图中曲线的中心水平线中能够清楚得到电路的增益为65．284 dB，用鼠标拖动读数轴可得上限频率fH=9.501kHz，下限频率fL=194.486Hz，频宽B=fH-fL=9.306 kHz。
4 带通滤波电路
4．1 滤波器规划
为使检测电路具有杰出的信噪比，还需求用带通滤波器对信号进一步处理。该规划在前置扩大电路之后参加带通滤波电路，以除掉有用信号频带以外的噪声，包含环境噪声及由前置扩大器引进的噪声。因为振荡引起的信号频率较低，经过试验确认其信号的有用频率在2～5 kHz之间。该规划对滤波器要求为：中心频率2 kHz，带宽为500 Hz～8 kHz，带增益G=2。
当上截止频率对下截止频率的比超越2(一个倍频程)时，则能够为该带通滤波器是宽带型的。宽带型带通滤波器能够经过级联对应的低通和高通滤波器来完成。本文经过将一个2阶低通滤波器和2阶高通滤波器级联来完成该带通滤波器。500 Hz，8 kHz别离为高通、低通滤波器的截止频率，通带增益G=2。考虑到对传感信号检测的准确性，要尽量防止滤波器的通带内有波纹。因而，本文选取巴特沃斯型带通滤波器。
图7所示的2阶带通滤波器是一种无限增益多路反应巴特沃斯型带通滤波器。其间，同相输入端接电阻R5，R7的效果是为了把直流失调减到最小。
4．2 滤波器仿真
用MulTIsim 10中波特图示仪别离对2阶低通滤波器、2阶高通滤波器及级联后的2阶带通滤波器别离仿真，得到仿真成果如图8，图9所示。
图8中，低通滤波器的截止频率为8．577 kHz。高通滤波器的截止频率为530．208 Hz，图9中，带通滤波器的上、下截止频率为8．577 kHz，530．28 Hz。
5 结语
本文针对干与型光纤传感器输入信号的特色规划了信号调度电路，并运用软件MulTIsim 10进行了仿真。经仿真，各参数基本上都达到了规划要求。该信号调度电路结构简略，功能较好，对干与型光纤扰动传感器实践使用具有必定的使用价值。
