光功率計(jì)設(shè)計(jì)思路

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1、光功率計(jì)的設(shè)計(jì)思路摘要本文首先對(duì)光功率計(jì)的組成原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析，查閱大量資料并比較國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的性能和價(jià)格，然后根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要進(jìn)行低成本研發(fā)工作。在能滿足生產(chǎn)的的要求基礎(chǔ)上進(jìn)行總體的設(shè)計(jì)規(guī)劃，并給出各個(gè)電路的設(shè)計(jì)和說明，包括光探測(cè)器的選擇、放大濾波電路的設(shè)計(jì)、A／D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)控制、外圍電路的設(shè)計(jì)、液晶顯示電路、按鍵電路等設(shè)計(jì)。在選擇芯片方面，我們盡量做到IC集成化，因?yàn)榧蒊C的整體功能更加穩(wěn)定而且價(jià)格相對(duì)來說也比較便宜．最后是對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)模塊的軟件進(jìn)行編寫，我們摒棄用匯編語言開發(fā)下位機(jī)程序，而改

2、用C語言，這樣使得開發(fā)效率更高和程序的可讀性更強(qiáng)。其中有下位機(jī)MCU自身的初始化，下位機(jī)MCU與外圍芯片的通信，下位機(jī)與上位機(jī)的通信，上位機(jī)程序的書寫等。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，智能儀表，光功率計(jì)1緒論近年來，光纖通信已成為通信領(lǐng)域發(fā)展中的最前沿，它不僅在軍用，而且在民用通信中也得到廣泛應(yīng)用。光纖通信系統(tǒng)的主要組件有：(1)光纜：它由一根或多根光纖、或光纖束制成的符合光通信要求的線纜。(2)光源：通常是可見光或紅外光，常用光源是發(fā)光二極管(LED)和固體激光器。其光信號(hào)可以被調(diào)制，以使模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)加至該光源

3、的光束上。(3)檢測(cè)器：它位于接收端，可將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。常用的檢測(cè)器有PIN光電二極管或雪崩光電二極管，PIN光電二極管對(duì)低頻信號(hào)有整流作用，但對(duì)射頻信號(hào)和微波信號(hào)只有阻抗作用，因此可用來對(duì)信號(hào)進(jìn)行控制。加反偏壓或無偏壓時(shí)，PIN的阻抗都很高。加正偏壓時(shí)，載流子注入中間層，阻抗迅速變低。(4)連接口：光源到光纜的接口或光纜至檢測(cè)器的接口都需要高效光學(xué)連接器，否則連接處會(huì)產(chǎn)生很大的信號(hào)損失。(5)標(biāo)準(zhǔn)通信電路：它位于光源前部和光檢測(cè)器后部。八五一期間，我國(guó)光纖通信技術(shù)已進(jìn)入迅速發(fā)展階段，而近兩、三年來

4、，全國(guó)各省、市的有線電視系統(tǒng)又紛紛步入光纖傳輸。因此，光纖系統(tǒng)已擔(dān)負(fù)起通信和廣播電視兩大信息傳遞任務(wù)。光纖通信的驚人發(fā)展，要求光纖測(cè)量技術(shù)和光纖測(cè)量?jī)x器也必須同步發(fā)展起來。正如“任何科學(xué)領(lǐng)域的進(jìn)步都依賴于對(duì)被研究對(duì)象做出精確測(cè)量”一樣，光纖技術(shù)的進(jìn)步也完全符合這一規(guī)律，電子測(cè)量?jī)x器行業(yè)正面臨著一個(gè)新的、廣闊的市場(chǎng)。在整個(gè)光纖傳輸系統(tǒng)中，有源及無源部件如光發(fā)射機(jī)、光接收機(jī)、光接頭、光耦合器、光隔離器等的接入對(duì)系統(tǒng)的傳輸特性都有相當(dāng)大的影響，為了使系統(tǒng)達(dá)到應(yīng)有的傳輸指標(biāo)，必須對(duì)光纜、部件以及全系統(tǒng)進(jìn)行一系列的

5、檢驗(yàn)和測(cè)量。例如，就拿光纖來說，在鋪設(shè)前后都必須作檢驗(yàn)，查一下有否斷裂處，測(cè)量一下衰減變化。對(duì)于各部件而言，這些單元在安裝進(jìn)光纖系統(tǒng)后都會(huì)產(chǎn)生插入損耗量而引起系統(tǒng)指標(biāo)的改變，因此，應(yīng)進(jìn)行插入功率損耗等參數(shù)的測(cè)量。當(dāng)然，更重要的還有全系統(tǒng)指標(biāo)——功率、功率衰減及信噪比等傳輸特性的測(cè)量。據(jù)預(yù)測(cè)，在領(lǐng)導(dǎo)下一代通信測(cè)試的各類測(cè)試儀器中，光測(cè)試儀器成為最有潛力的儀器之一，光功率計(jì)正是諸多急待開發(fā)的光纖系統(tǒng)測(cè)量?jī)x器中的常用的、重要的基礎(chǔ)設(shè)備。它是光通信和光纖傳感等一些高新技術(shù)領(lǐng)域中測(cè)試光功率、光衰減量必不可少的常用測(cè)

6、量?jī)x表。隨著我國(guó)光纖應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，光功率計(jì)的需求量與日俱增，特別是用于工程施工現(xiàn)場(chǎng)的便于攜帶、操作簡(jiǎn)便、性能穩(wěn)定的光功率計(jì)。目前國(guó)內(nèi)所需的光功率計(jì)大多依靠進(jìn)口，國(guó)外光功率計(jì)價(jià)格普遍偏高，所需配件品種多，使用操作也較復(fù)雜；而國(guó)內(nèi)同類測(cè)試儀器存在價(jià)格偏高且測(cè)量精度偏低的不足。隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是單片機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，正在引起測(cè)量控制儀表領(lǐng)域的一場(chǎng)新的技術(shù)革命，測(cè)量?jī)x器的智能化已成為現(xiàn)代儀器儀表發(fā)展的主要方向。智能光功率計(jì)是指含有微型計(jì)算機(jī)(pC)或微處理器，能對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算處理及

7、儀器本身能夠按照人工的預(yù)先設(shè)置進(jìn)行自動(dòng)操作的具有智能特性的光功率測(cè)量?jī)x器，它可廣泛地應(yīng)用于光通信、光學(xué)實(shí)驗(yàn)、激光醫(yī)學(xué)、軍事偽裝及成像系統(tǒng)等方面。2光功率計(jì)的設(shè)計(jì)2.1光功率計(jì)的工作原理目前光功率測(cè)量方法有兩種，一種是熱轉(zhuǎn)換型方式，其原理是利用黑體吸收光功率后溫度的升高來計(jì)算光功率的大小，這種測(cè)量方法的優(yōu)點(diǎn)是光譜響應(yīng)曲線平坦、準(zhǔn)確度高，缺點(diǎn)是成本高，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)；另一種是半導(dǎo)體光電檢測(cè)方式，一般被用來作為標(biāo)準(zhǔn)光功率計(jì)，本文也是采用這種檢測(cè)方式。本次數(shù)字光功率計(jì)的內(nèi)部機(jī)構(gòu)如圖2.1所示，將接收到的光信號(hào)投射在光

8、探測(cè)器的光敏面上并由光電轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏鳎俳?jīng)過lⅣ變換電路和放大電路得到電壓信號(hào)，然后把這個(gè)信號(hào)送到低通濾波器進(jìn)行濾波及響應(yīng)度補(bǔ)償放大，以得到與功率值相對(duì)應(yīng)的電壓，之后再將該電壓經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換，以得到表示功率大小的數(shù)字量，最后通過CPU進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和判斷后，將數(shù)據(jù)送入LCD顯示器進(jìn)行功率顯示或指示。以下章節(jié)將分別講解各個(gè)電路部分的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。圖2.1數(shù)字光功率計(jì)工作原理圖2.2光電轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)光探測(cè)器是接收光的關(guān)鍵器件，