激光光缆通信原理

自由空间光通信（FSO：Free Space Optical Communication）是一种宽带接入方式。FSO是光通信和无线通信结合的产物，是用小功率红外激光束在大气中传送光信号的通信系统，也可以理解为是以大气为介质的激光通信系统。FSO有两种工作波长：850纳米和1550纳米。850纳米的设备相对便宜，一般应用在传输距离不太远的场合。1550纳米的设备价格要高一些，但在功率、传输距离和视觉安全方面有更好的表现。1550纳米的红外光波大部分都被角膜吸收，照射不到视网膜，因此，相关安全规定允许1550纳米波长设备的功率可以比850纳米的设备高2个等级。功率的增大，有利于增大传输距离和在一定程度上抵消恶劣气候给传输带来的影响。FSO和光纤通信一样，具有频带宽的优势，能支持155Mbps－10Gbps的传输速率，传输距离可达2～4公里，但通常在一公里有稳定的传输效果。FSO在传输带宽方面比除光纤外的其它宽带接入方式有着明显的优势。

由于激光具有直线性和窄波束的特点，FSO主要用于点对点视距传输。使用时，要求通信两点间必须无阻碍，任何对光束的遮挡都将对通信造成影响。同时，要求两端设备对准且固定牢稳，以保证对光信号的直接有效接收。由于采用激光通信，信号方向性强，能量集中，不向空中其它方向产生辐射，因此，FSO系统不会同频干扰，即使链路交叉也不影响通信，因此，同一地点可以装多套FSO设备。FSO是物理层传输设备，以光为传输媒介，任何传输协议均可容易地叠加上去，对语音、数据、图像等业务可以实现透明传送。

在基础网的建设方面，使用光纤技术的高速网络正在不断完善。与此同时，光空间通信方式作为高速网络最后一公里的宽带通信方式，近来正受到各方面的关注。特别是，在城市宽带网络建设中，由于市政建设基本定形，新设光纤的施工需要繁琐的市政批准。有些地方如跨铁路、公路的施工非常困难，该通信方式的实用化对城市高速宽带通信网络的建设不失为一种极其有效的方法。

光通信方式分为利用光纤技术的有线通信方式和利用光空间通信技术(FSO)的无线通信方式两种。光空间通信方式是将自由空间作为传送媒体，主要用半导体振荡器做光源，以激光束的形式在空间传送信息。对该领域的开发研究曾经风行一时。最近几年，由于光空间通信所需要的各种设备的价格下降导致光空间通信装置本身的价格降低，同时，光空间通信所持有的简便性、宽带性、无电磁干扰性、无需申请政府批准等特性，使得这种通信方式重新受到广泛的关注。

1、变送器按输出信号类型可分为电流输出型和电压输出型两种。

(1)电压输出变送器具有恒压源的性质，PLC模拟量输入模块的电压输入端的阻抗很高，如果传输距离较远，微小的干扰信号电流在模块的输入阻抗上将产生较高的干扰电压，所以远程传送的模拟电压信号的抗干扰能力较差。但适合于将同一信号送到并联的多个仪表上，且安装简单，拆装其中某个仪表不会影响其他仪表的工作，对输出级的耐压要求降低，从而提高了仪表的可靠性。电压信号的范围为1～5 V、0～10 v、一10～10 V，首先为1～5 V、0～10 V。

(2)电流输出型变送器具有恒流源的性质，恒流源的内阻很大。PLC模拟量输入模块的输入为电流时，输入阻抗较低，线路上的干扰信号在模块上产生的干扰电压很低，所以模拟量电流信号适用于远程传输，在使用屏蔽电缆信号线时达到数百米。电流信号的标准为0～10 mA、0～20 mA、4～20 mA，首选为4～20 mA，0 mA通常被用作电路故障或电源故障指示信号。电流信号传输与电压信号传输各有特点。电流信号适合于远距离传输，电压信号使仪表可采用“并联制”连接。因此在控制表系统中，进出控制室的传输信号采用电流信号，控制室内部各仪表间的联络采用电压信号，即连线的方式是电流传输、并联接收电压信号的方式。变送器分为二线制和四线制两种。四线制变送器有两根电源线和两根信号线，对电流信号的零点几元件的功耗无严格要求。二线制变送器只有两根外部接线，它们既是电源线又是信号线，电流信号的下限不能为零，但二线制变送器的接线少，传送距离长，在工业中应用较为广泛。

2、根据所使用的能源不同，变送器分为气动变送器和电动变送器两种。

(1)气动变送器，气动变送器以干燥、洁净的压缩空气作为能源，它能将各种被测参数(如温度、压力、流量和液位等)变换成0．02～0.1IMPa的气压信号，以便传送给调节、显示等单元组合式仪表，供指示、记录或调节。气动变送器的结构比较简单，工作比较可靠，对电磁场、放射线及温度、湿度等环境影响的抗干扰能力较强，能防火、防爆，价格也比较便宜；缺点是响应速度较慢，传送距离受到限制，与计算机连接比较困难。

(2)电动变送器，电动变送器以电为能源，信号之间联系比较方便，适用于远距离传送，便于与电子计算机连接。近年来也可做到防爆以利安全使用。其缺点是投资一般较高，受温度、湿度、电磁场和放射线的干扰影响较大：电动变送器能将各种被测参数变换为0～10mA或4～20mA(直流电流的统一标准信号)，以便传送给自动控制系统巾的其他单元。

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