一種波長測試范圍為660nm～850nm的光纖功率衰減測試儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光纖測試設備技術領域，特別涉及一種波長測試范圍為660nm?850nm的光纖功率衰減測試儀
【背景技術】
[0002]高壓無功補償裝置(SVG)的控制單元與功率單元之間，選用數百根波長是660nm?850nm的光纖進行通信互聯，因此光纖通信質量的好壞直接決定了 SVG裝置運行的可靠與穩定性，
[0003]目前光纖測試行業所用高精度光功率計，大多是針對通信工程現場測試用的便攜式儀器，波長測試范圍800?1700nm，探頭類型選用InGaAs，無法同時滿足波長660nm?850nm的光纖測試的需求。在實際使用中，光纖介質的功率衰減程度和很多因數有關，例如環境的溫度、濕度、光纖的長度、光纖的折彎半徑以及光纖制作工藝等，任一因數的控制不良，都會導致光纖功率衰減值超出光纖接收器的敏感接收范圍，從而無法保障SVG控制單元與功率單元通信的可靠性，導致SVG設備故障跳閘。
[0004]因此本實用新型專利，以Silicon光電探測器為介質，研制出波長660nm?850nm的光纖功率衰減測試儀，為光纖選型、場內制作、測試、現場應用等各個環節提供檢驗標準，從而進一步保障應用于SVG成套設備的光纖的整體質量。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型的目的是提供一種波長測試范圍為660nm?850nm的光纖功率衰減測試儀。
[0006]本實用新型的技術方案是，一種波長測試范圍為660nm?850nm的光纖功率衰減測試儀，包括Silicon光電探測器、光電轉換器、跨阻放大器、數據存儲器、MCU、電源管理器、鍵盤和IXD顯不器，
[0007]Silicon光電探測器的輸出連接光電轉換器后再連接跨阻放大器，MCU連接跨阻放大器、數據存儲器、鍵盤、IXD顯示器和電源管理器。
[0008]所述的MCU是嵌入式Cortex M3核的ARM控制器。
[0009]所述的Silicon光電探測器的輸出接入跨阻放大器的同時，還連接第一跨接采樣電阻、第二跨接采樣電阻和第一電容，所述的第一跨接采樣電阻和第二跨接采樣電阻連接第一電子開關，跨阻放大器的輸出連接第三電阻與第二電容組成的低通濾波電路。
[0010]光電轉換器主要實現將光信號轉換為電信號，利用Si I icon光電探測器在第三象限線性工作特性，將接收到的光功率線性感應出光電流，光電流的大小即反映光纖的連通及光纖線路衰減損耗大小，為進一步的光纖功率衰減檢測，提供了電氣測試量。
[0011]跨阻放大器，對光電轉換器感應的微弱光電流，進行信號調理，將電流信號轉換為可以供主控MCU內部的AD轉換電路進行采集轉換的電壓信號。放大電路使用跨阻連接模式，使電路具有可調的增益帶寬，更低的電壓噪聲。利用低阻抗高速電子開關，可以實現660nm和850nm兩種波長跨接電阻阻值的自動切換，從而進一步提尚兩種波長下光纖功率檢測的精度。
[0012]本實用新型專利以Silicon光電探測器為介質，設計實現波長660nm?850nm光纖功率衰減測試儀裝置，為高壓無功補償裝置(SVG)的控制單元與功率單元進行遠距離通信而使用的光纖介質，提供一種檢測方案。為光纖選型、場內制作、測試、現場應用等各個環節提供檢驗標準，從而進一步保障應用于SVG成套設備的光纖的整體質量。
【附圖說明】
[0013]圖1本實用新型的電路原理框圖。
[0014]圖2本實用新型的電源管理模塊電路原理圖。
[0015]圖3光電轉換與跨阻放大器電路原理圖。
【具體實施方式】
[0016]下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0017]本實用新型的主控M⑶選用嵌入式Cortex M3核的ARM控制器，作為整個測試儀的控制核心，主要實現AD轉換、數據處理、數據存儲、LCD顯示、按鍵識別、開關機等功能。人機交互界面主要包括鍵盤、LCD顯示器，鍵盤主要實現兩種測試波長的選擇、開關機操作、背光燈、開啟自動關機等功能。
[0018]數據存儲器主要實現保存用戶上次使用模式的記錄，例如測試波長的選擇、測試單位的選擇等。下次開機使用時，自動恢復上次設定的工作模式。
[0019]電源管理器為整個控制電路提供可控制的、穩定的工作電源。將外部的電池或者適配器電源通過電源管理芯片輸出穩定的工作電壓，同時由分散元件構成的單按鍵電子開關，實現整個供電電源回路的可控制開通、切斷、以及自動定時關機功能。電源使用冗余設計技術，為設備的便攜使用或者直接使用外部適配器提供雙向選擇。
[0020]本實用新型電路原理框圖如圖1所示。主要包括作為主控模塊的嵌入式CortexM3核的ARM控制器，電源管理器、鍵盤、IXD顯示器、數據存儲器、跨阻放大器、光電轉換器。主控模塊作為整個控制原理的核心，控制所有模塊。
[0021]電源管理器的電路原理圖如圖2所示。Ql是PM0SFET管，主要是用來開通、切斷電池BAT的供電回路，按鍵SI是開關機按鍵，按下則系統開機，再次按下系統關機。Ul是DC-DC電源轉換模塊，輸出單片機工作的3.3V電源電壓，U3是負電源轉換模塊，提供光電探測器工作的反向電壓，P_in、P_out分別是單片機的輸入、輸出引腳，分別用來檢測按鍵狀態與驅動三極管Q2。電源管理器的開機工作原理是，穩態下，按鍵SI松開時，結點a處的電位是電池電壓，結點b的電位等于a點的電位，PMOS管Ql處于斷開狀態，DC-DC模塊輸出電壓是0V，單片機工作電源3.3V沒有建立，單片機的輸出引腳Pl無法導通三極管Q2 ;當按鍵SI按下時，b點處的電位被鉗到0V，此時二極管Dl導通，a點電位是二極管壓降電壓0.7V。此時PMOS管Ql導通，DC-DC模塊Ul輸入側近似電池電壓，從而單片機的工作電源3.3V建立，此時單片機開始工作，單片機通過P_in引腳檢測b點電壓是否是低電平，來判斷按鍵按下時間，當按鍵持續按下時間達到一定時間(例如50mS)后，單片機引腳P_out輸出高電平，使三極管Q2導通，從而使用a點電位鉗到三極管VCE飽和壓降上，這樣即使按鍵SI松開時，PMOS管Ql也能持續導通，單片機持續正常工作。其關機的原理與開機類似，系統處于開機狀態下，按鍵SI按下時，單片機檢測SI按下時間達到一定時間后，開始執行關機程序，等待按鍵SI完全釋放后，單片機引腳P_out輸出低電平，Ql不再導通，DC-DC模塊不再得電，從而使系統關機。
[0022]光電轉換器與跨阻放大器的電路原理圖是如圖3所示。Dl是Silicon光電探測器，可以將660nm?850nm波長范圍的光信號轉換為成比例的電流信號，其在反向偏壓的狀態下，其光電轉換的線性度最佳。利用運算放大器U2將流過探測器的微弱感應電流if放大轉換為單片機內部AD轉換器可以采樣轉換的電壓信號，Rl、R2是跨接采樣電阻，Ul是低阻抗電子開關，考慮到不同波長下的最佳采樣線性度與精度，不同光波長下跨接電阻阻值不一樣，因此由單片機控制其引腳sl、s2來選擇不同的跨接電阻，電容Cl的作用是補償，濾波作用。R3、C2組成低通濾波電路，濾除高頻噪聲信號。
[0023]按鍵與LCD顯示器是常用的人機接口電路。單片機檢測按鍵的電平高低來判斷對應的動作指令，IXD顯示器主要利用單片機的spi接口與IXD控制器進行讀寫數據。數據存儲器利用單片機進行數據讀寫，可以將波長選擇、測量單位等數據保存在存儲器里，即使系統斷電也可以保存，方便下次開機使用讀取使用。
[0024]其中光功率單位mW與dBm的轉換關系是
[0025]dBm = 101 g11?。
【主權項】
1.一種波長測試范圍為660nm?850nm的光纖功率衰減測試儀，其特征在于，包括Silicon光電探測器、光電轉換器、跨阻放大器、數據存儲器、MCU、電源管理器、鍵盤和IXD顯示器， Silicon光電探測器的輸出連接光電轉換器后再連接跨阻放大器，MCU連接跨阻放大器、數據存儲器、鍵盤、IXD顯示器和電源管理器。
2.如權利要求1所述的波長測試范圍為660nm?850nm的光纖功率衰減測試儀，其特征在于，所述的MCU是嵌入式Cortex M3核的ARM控制器。
3.如權利要求2所述的波長測試范圍為660nm?850nm的光纖功率衰減測試儀，其特征在于，所述的Silicon光電探測器的輸出接入跨阻放大器的同時，還連接第一跨接采樣電阻、第二跨接采樣電阻和第一電容，所述的第一跨接采樣電阻和第二跨接采樣電阻連接第一電子開關，跨阻放大器的輸出連接第三電阻與第二電容組成的低通濾波電路。
【專利摘要】本實用新型公開了一種波長測試范圍為660nm～850nm的光纖功率衰減測試儀，包括Silicon光電探測器、光電轉換器、跨阻放大器、數據存儲器、MCU、電源管理器、鍵盤和LCD顯示器，Silicon光電探測器的輸出連接光電轉換器后再連接跨阻放大器，MCU連接跨阻放大器、數據存儲器、鍵盤、LCD顯示器和電源管理器。所述的MCU是嵌入式Cortex M3核的ARM控制器。本實用新型實現波長660nm～850nm光纖功率衰減測試儀裝置，為高壓無功補償裝置(SVG)的控制單元與功率單元進行遠距離通信而使用的光纖介質，提供一種檢測方案。
【IPC分類】H04B10-07
【公開號】CN204272121
【申請號】CN201420820534
【發明人】姚美榮, 顧善民, 王巧建, 張秀娟
【申請人】思源清能電氣電子有限公司
【公開日】2015年4月15日
【申請日】2014年12月18日