光纤的任务是将在控制单元发射机内生成的光波导向其他的控制单元的接收器，如图2－38所示。光纤的结构，如图2－39所示。内芯线是光纤的中心部分，它由聚甲基丙烯酸甲酯组成，并且是真正的光导体。由于全反射原理，当光穿过它时，几乎没有任何损耗。全反射需要在内芯线外面使用光学上透明的含氟聚合物的覆盖层，黑色聚酰胺覆盖层保护内芯线，阻止外部入射光的射入。彩色覆盖层用于进行识别，防止发生机械损伤并起着热保护的作用。
图2－38 光纤内部光波的传递
图2－39 光纤的结构
（a）结构；（b）剖视图
1.光纤中光波的传输
①笔直的光纤。光纤以直线方式在内芯线中传导部分光波，如图2－40所示。大多数光波被以Z 形传送，其结果在内芯线的表面产生了全反射。
图2－40 笔直的光纤
②弯曲的光纤。发生在内芯线覆盖层边缘的全反射使得光波被反射，从而被传导通过弯曲处，如图2－41所示。
图2－41 弯曲的光纤
③全反射。如果一束光线以较小的角度撞击在折射率分别较高和较低材料之间的边界层上，光束就会被完全地反射。在一根光纤中，内芯线的折射率比它的覆盖层高，因此内芯线的内部会发生全反射。这一作用取决于从内部撞击边界的光波的角度。如果这个角度太大，光波就离开内芯线并产生很高的损耗。如果光纤被过度弯曲或扭绞，就会发生这种情况，如图2－42所示，故光纤的弯曲半径绝不能小于25 mm。
图2－42 光纤过度弯曲或扭绞
2.光学端面
为了最大限度地减小传送损失，光纤的端面必须光滑、垂直和清洁。只有使用专用的切割工具才能达到上述要求。切割面上的污垢和刮痕会产生很高的损耗（衰减）。光学端面通过内芯线的端面，光被传送到控制单元中的发射器/接收器。在生产过程中，光纤上被安装了激光焊接的塑料套圈或压接式的黄铜套圈，因此它能够被固定在插头外壳中的正确位置。
3.光纤总线中的衰减
光纤状态的评定包括测量它的衰减度。传送过程中发生的光波的功率下降被称为衰减，如图2－43所示。光纤内光脉冲的发生距离越大，衰减就越大，衰减量不允许超过某个规定值，否则相应控制单元内的接收器将无法再处理这个光脉冲。衰减率 （A）用分贝（dB）表示。分贝并不是一个绝对数量，而是代表两个数值之比。衰减率越高，信号传送就越差。
图2－43 光纤内光线的衰减
1—发射二极管；2—外壳；3—光纤；4—接收器
如果传送光信号涉及几个部件，那么必须把这几个部件的衰减率相加，从而计算出总衰减率。这就如同计算几个串联的电气部件的电阻一样。光脉冲的衰减有两种基本形式，即自然衰减和故障衰减。自然衰减是由光脉冲从发射器至接收器走过的距离产生的；故障衰减是由于光脉冲传输区域有缺陷而产生的。
4.光学数据总线中衰减增加的原因
如图2－44所示，光学数据总线中衰减增加的原因主要有以下几个方面：
图2－44 光学数据总线中衰减增加的原因
①光纤弯曲半径太小。光纤的弯曲半径小于25 mm （扭绞），使得内芯线在弯曲点产生出阴影（与弯曲的有机玻璃相比较），在光纤与包层之间的分界面上会导致光束的入射角大，光束不再被反射，如图2－45（a）所示。必须更换光纤，如图2－46所示，通过安装防扭绞管套（波纹管），可保证在铺设光纤时的最小半径为25 mm。
图2－46 防扭绞管套（波纹管）
②光纤的覆盖层损坏，或者有磨痕。与铜导线不同的是光纤磨坏时不会造成短路，但会导致光线损失或者外部光线射入，如图2－45（b）所示，系统受到干扰或完全失灵。
③端面刮伤。如图2－45（c）所示，端面刮伤使射到其上的光束发生散射，导致到达接收器的光量减少。
④端面变脏。如图2－45（d）所示，端面变脏阻止光束通过，导致衰减增大。
⑤端面移位（插头外壳破裂）。(www.xing528.com)
⑥端面不成直线（角度误差）。
⑦光导纤维的端面和控制单元的接触面之间有缝隙（插头外壳破裂或未啮合）。
⑧套圈未正确地压接。
⑨光纤对折。装配时绝对不允许将光纤对折，这样会损坏包层和光纤，如图2－45（e）所示。光线将在对折位置处出现局部散射，从而造成信息传输速度降低。
⑩光纤过度延伸（受拉）。如图2－45（f）所示，光纤受拉后芯线伸长，光纤横断面减小，导致光线的通过能力减小，增大衰减。
⑪光纤有压痕。由于压力可以使导光的横断面永久变形，如果光纤出现任何压痕，将使光纤丧失光线传输能力，如图2－45（g）所示。导线扎带扎得过紧会提高作用在光纤上的横向力，可能会在光纤上形成压痕。
图2－45 各种损坏形式光纤衰减原理
⑫光纤过热。
5.处理光纤及其部件的规则
①绝不可对其进行热加工或采用如焊锡、热压焊和焊接的修理方法。
②绝不可使用化学的和机械的方法，例如黏结和连接。
③绝不可把两根光纤的导线或一根光纤的导线与一根铜线绞合在一起。
④避免覆盖层的损坏。如钻孔、切割或挤压。在汽车中进行安装时，不要站在覆盖层上或把物体放在覆盖层上。
⑤避免污染端面。如液体、灰尘或其他介质。只有在进行连接或测试时，才可以极其小心地取下规定的保护性罩盖。
⑥当铺设在汽车中时，应当避免其成环形和打结。
⑦更换光导纤维时，应注意正确的长度。
小结
1.采用总线的优点：减轻整车重量、节约成本、质量可靠、减少装配时间、增大开发余地。
2.总线系统的信息一般采用多路传输。
3.总线系统主要由控制单元、数据总线、网络、架构、通信协议、网关等组成。
4.网关的作用：识别和改变不同总线网络的信号和速率；改变信息优先级；网关可作为诊断接口。
5.总线系统网络拓扑：是指网络节点的几何结构，即各个节点相互连接的方式，一般分为星形网络拓扑、环形网络拓扑、总线型网络拓扑结构。
6.汽车总线系统的类型：A、B、C、D、E 五类连同不同协议，适合传输不同速率的总线。
7.CAN 数据总线包括：控制单元（CPU）、控制器（Controller）、收发器（Tranceiver）、数据传输终端。
8.数据传输原理：CAN 数据总线中的数据传递就像一个电话会议，一个电话用户（电控单元）将数据“讲入” 网络中，其他用户通过网络“接听” 这个数据，对这个数据感兴趣的用户就会利用数据，而其他用户则选择忽略。
9.CAN 数据总线传递数据的格式：分为开始域、状态域、检查域、数据域、安全域、确认域和结束域7 个部分。
10.CAN 总线的传输仲裁原则是：具有最高优先权的数据首先发送。
11.汽车无源光学星形网络主要由光源、光发送器（光二极管LED）、在节点上的光接收器、光纤4 部分组成。
12.光波在光纤中采用全反射原理进行传播。
习题
1.什么是节点？
2.什么是拓扑？
3.什么是总线的传输的仲裁？
4.总线系统是怎样进行数据传输的？
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
