Основные принципы мультиплексирования датчиков

Мультиплексирование — это одновременная передача двух или более информационных каналов по общей физической линии связи, в данном случае по оптическому волокну. Информация от чувствительных элементов в сети может быть уплотнена для передачи по телеметрической линии связи множеством различных способов, аналогичных тем, которые применяются в традиционных электронных, высокочастотных и микроволновых системах и в оптических системах связи. Прежде чем переходить к более подробному обсуждению различных способов уплотнения информации, полученной с датчиков, перечислим все разнообразные схемы уплотнения/адресации, которые могут применяться в системах с волоконными датчиками.

Временное мультиплексирование (TDM). Информация датчика размещается в специально выделенном интервале времени внутри повторяющегося периода передачи (т. е. временные отсчеты выходов датчиков чередуются во временной последовательности, создавая серию импульсов).

Частотное мультиплексирование (FDM). Информация датчика размещается в определенном интервале частот (т. е. информация датчика кодируется на несущих (амплитудно или частотно модулированных) различных частот).

Мультиплексирование по длине волны (WDM). Информация датчика размещается на определенной длине волны (т. е. информация датчика кодируется на оптических несущих различных длин волн).

Когерентное мультиплексирование. Информация датчика дифференциально кодируется на составляющих оптической несущей, имеющих различную степень взаимной когерентности по отношению к некоторой опорной несущей.

Поляризационное мультиплексирование. Информация датчика кодируется на составляющих оптической несущей, имеющих ортогональные поляризации.

image128

Пригодность сетевых схем датчиков для конкретных приложений определяется на основании большого количества факторов. Они включают в себя формат данных или информации с датчика [т. е. аналоговое или цифровое представление (двухпозиционный переключаемый датчик)], оптический параметр, которым кодируется информация датчика [т. е. интенсивность, фаза, длина волны, модуляция частоты и т. д.], и требования приложения к электрической невосприимчивости датчика и телеметрических каналов из соображений безопасности или наличия большого количества радиопомех.

Самый общий подход к сетям заключается в том, что множественные выходы датчиков по отдельности подключаются к модулю электрооптического преобразования сигнала, расположенному непосредственно в узле датчиков. Здесь независимые выходные сигналы датчиков преобразуются в электрические сигналы, которые могут быть уплотнены и по вторичному телеметрическому волоконно-оптическому каналу связи переданы на центральную станцию обработки сигналов.