一种波长测试范围为660nm～850nm的光纤功率衰减测试仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于光纤测试设备技术领域，特别涉及一种波长测试范围为660nm?850nm的光纤功率衰减测试仪
【背景技术】
[0002]高压无功补偿装置(SVG)的控制单元与功率单元之间，选用数百根波长是660nm?850nm的光纤进行通信互联，因此光纤通信质量的好坏直接决定了 SVG装置运行的可靠与稳定性，
[0003]目前光纤测试行业所用高精度光功率计，大多是针对通信工程现场测试用的便携式仪器，波长测试范围800?1700nm，探头类型选用InGaAs，无法同时满足波长660nm?850nm的光纤测试的需求。在实际使用中，光纤介质的功率衰减程度和很多因数有关，例如环境的温度、湿度、光纤的长度、光纤的折弯半径以及光纤制作工艺等，任一因数的控制不良，都会导致光纤功率衰减值超出光纤接收器的敏感接收范围，从而无法保障SVG控制单元与功率单元通信的可靠性，导致SVG设备故障跳闸。
[0004]因此本实用新型专利，以Silicon光电探测器为介质，研制出波长660nm?850nm的光纤功率衰减测试仪，为光纤选型、场内制作、测试、现场应用等各个环节提供检验标准，从而进一步保障应用于SVG成套设备的光纤的整体质量。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种波长测试范围为660nm?850nm的光纤功率衰减测试仪。
[0006]本实用新型的技术方案是，一种波长测试范围为660nm?850nm的光纤功率衰减测试仪，包括Silicon光电探测器、光电转换器、跨阻放大器、数据存储器、MCU、电源管理器、键盘和IXD显不器，
[0007]Silicon光电探测器的输出连接光电转换器后再连接跨阻放大器，MCU连接跨阻放大器、数据存储器、键盘、IXD显示器和电源管理器。
[0008]所述的MCU是嵌入式Cortex M3核的ARM控制器。
[0009]所述的Silicon光电探测器的输出接入跨阻放大器的同时，还连接第一跨接采样电阻、第二跨接采样电阻和第一电容，所述的第一跨接采样电阻和第二跨接采样电阻连接第一电子开关，跨阻放大器的输出连接第三电阻与第二电容组成的低通滤波电路。
[0010]光电转换器主要实现将光信号转换为电信号，利用Si I icon光电探测器在第三象限线性工作特性，将接收到的光功率线性感应出光电流，光电流的大小即反映光纤的连通及光纤线路衰减损耗大小，为进一步的光纤功率衰减检测，提供了电气测试量。
[0011]跨阻放大器，对光电转换器感应的微弱光电流，进行信号调理，将电流信号转换为可以供主控MCU内部的AD转换电路进行采集转换的电压信号。放大电路使用跨阻连接模式，使电路具有可调的增益带宽，更低的电压噪声。利用低阻抗高速电子开关，可以实现660nm和850nm两种波长跨接电阻阻值的自动切换，从而进一步提尚两种波长下光纤功率检测的精度。
[0012]本实用新型专利以Silicon光电探测器为介质，设计实现波长660nm?850nm光纤功率衰减测试仪装置，为高压无功补偿装置(SVG)的控制单元与功率单元进行远距离通信而使用的光纤介质，提供一种检测方案。为光纤选型、场内制作、测试、现场应用等各个环节提供检验标准，从而进一步保障应用于SVG成套设备的光纤的整体质量。
【附图说明】
[0013]图1本实用新型的电路原理框图。
[0014]图2本实用新型的电源管理模块电路原理图。
[0015]图3光电转换与跨阻放大器电路原理图。
【具体实施方式】
[0016]下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0017]本实用新型的主控M⑶选用嵌入式Cortex M3核的ARM控制器，作为整个测试仪的控制核心，主要实现AD转换、数据处理、数据存储、LCD显示、按键识别、开关机等功能。人机交互界面主要包括键盘、LCD显示器，键盘主要实现两种测试波长的选择、开关机操作、背光灯、开启自动关机等功能。
[0018]数据存储器主要实现保存用户上次使用模式的记录，例如测试波长的选择、测试单位的选择等。下次开机使用时，自动恢复上次设定的工作模式。
[0019]电源管理器为整个控制电路提供可控制的、稳定的工作电源。将外部的电池或者适配器电源通过电源管理芯片输出稳定的工作电压，同时由分散元件构成的单按键电子开关，实现整个供电电源回路的可控制开通、切断、以及自动定时关机功能。电源使用冗余设计技术，为设备的便携使用或者直接使用外部适配器提供双向选择。
[0020]本实用新型电路原理框图如图1所示。主要包括作为主控模块的嵌入式CortexM3核的ARM控制器，电源管理器、键盘、IXD显示器、数据存储器、跨阻放大器、光电转换器。主控模块作为整个控制原理的核心，控制所有模块。
[0021]电源管理器的电路原理图如图2所示。Ql是PM0SFET管，主要是用来开通、切断电池BAT的供电回路，按键SI是开关机按键，按下则系统开机，再次按下系统关机。Ul是DC-DC电源转换模块，输出单片机工作的3.3V电源电压，U3是负电源转换模块，提供光电探测器工作的反向电压，P_in、P_out分别是单片机的输入、输出引脚，分别用来检测按键状态与驱动三极管Q2。电源管理器的开机工作原理是，稳态下，按键SI松开时，结点a处的电位是电池电压，结点b的电位等于a点的电位，PMOS管Ql处于断开状态，DC-DC模块输出电压是0V，单片机工作电源3.3V没有建立，单片机的输出引脚Pl无法导通三极管Q2 ;当按键SI按下时，b点处的电位被钳到0V，此时二极管Dl导通，a点电位是二极管压降电压0.7V。此时PMOS管Ql导通，DC-DC模块Ul输入侧近似电池电压，从而单片机的工作电源3.3V建立，此时单片机开始工作，单片机通过P_in引脚检测b点电压是否是低电平，来判断按键按下时间，当按键持续按下时间达到一定时间(例如50mS)后，单片机引脚P_out输出高电平，使三极管Q2导通，从而使用a点电位钳到三极管VCE饱和压降上，这样即使按键SI松开时，PMOS管Ql也能持续导通，单片机持续正常工作。其关机的原理与开机类似，系统处于开机状态下，按键SI按下时，单片机检测SI按下时间达到一定时间后，开始执行关机程序，等待按键SI完全释放后，单片机引脚P_out输出低电平，Ql不再导通，DC-DC模块不再得电，从而使系统关机。
[0022]光电转换器与跨阻放大器的电路原理图是如图3所示。Dl是Silicon光电探测器，可以将660nm?850nm波长范围的光信号转换为成比例的电流信号，其在反向偏压的状态下，其光电转换的线性度最佳。利用运算放大器U2将流过探测器的微弱感应电流if放大转换为单片机内部AD转换器可以采样转换的电压信号，Rl、R2是跨接采样电阻，Ul是低阻抗电子开关，考虑到不同波长下的最佳采样线性度与精度，不同光波长下跨接电阻阻值不一样，因此由单片机控制其引脚sl、s2来选择不同的跨接电阻，电容Cl的作用是补偿，滤波作用。R3、C2组成低通滤波电路，滤除高频噪声信号。
[0023]按键与LCD显示器是常用的人机接口电路。单片机检测按键的电平高低来判断对应的动作指令，IXD显示器主要利用单片机的spi接口与IXD控制器进行读写数据。数据存储器利用单片机进行数据读写，可以将波长选择、测量单位等数据保存在存储器里，即使系统断电也可以保存，方便下次开机使用读取使用。
[0024]其中光功率单位mW与dBm的转换关系是
[0025]dBm = 101 g11?。
【主权项】
1.一种波长测试范围为660nm?850nm的光纤功率衰减测试仪，其特征在于，包括Silicon光电探测器、光电转换器、跨阻放大器、数据存储器、MCU、电源管理器、键盘和IXD显示器， Silicon光电探测器的输出连接光电转换器后再连接跨阻放大器，MCU连接跨阻放大器、数据存储器、键盘、IXD显示器和电源管理器。
2.如权利要求1所述的波长测试范围为660nm?850nm的光纤功率衰减测试仪，其特征在于，所述的MCU是嵌入式Cortex M3核的ARM控制器。
3.如权利要求2所述的波长测试范围为660nm?850nm的光纤功率衰减测试仪，其特征在于，所述的Silicon光电探测器的输出接入跨阻放大器的同时，还连接第一跨接采样电阻、第二跨接采样电阻和第一电容，所述的第一跨接采样电阻和第二跨接采样电阻连接第一电子开关，跨阻放大器的输出连接第三电阻与第二电容组成的低通滤波电路。
【专利摘要】本实用新型公开了一种波长测试范围为660nm～850nm的光纤功率衰减测试仪，包括Silicon光电探测器、光电转换器、跨阻放大器、数据存储器、MCU、电源管理器、键盘和LCD显示器，Silicon光电探测器的输出连接光电转换器后再连接跨阻放大器，MCU连接跨阻放大器、数据存储器、键盘、LCD显示器和电源管理器。所述的MCU是嵌入式Cortex M3核的ARM控制器。本实用新型实现波长660nm～850nm光纤功率衰减测试仪装置，为高压无功补偿装置(SVG)的控制单元与功率单元进行远距离通信而使用的光纤介质，提供一种检测方案。
【IPC分类】H04B10-07
【公开号】CN204272121
【申请号】CN201420820534
【发明人】姚美荣, 顾善民, 王巧建, 张秀娟
【申请人】思源清能电气电子有限公司
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月18日