技术领域本发明涉及光功率测量技术领域，特别是涉及一种宽量程光功率计。
背景技术：
在通信测试领域，光功率计是应用非常广泛的设备，通过该设备，技术人员或者管理系统可以获得激光器或者光纤中的光功率值。但光功率计的测量范围受限于光电探测器的测量响应范围，能测试低功率(如-70dBm至-50dBm)的光电探测器往往不能准确测量高功率(如0dBm至20dBm)光信号，反之亦然。当前单个光电探测器的测量动态范围一般在90dB以内，图4是当前光功率测试典型光电结构图，采用该设计的光功率计的测试动态范围与光电探测器的测量动态范围一致，在90dB之内。为了解决宽量程测量(>90dB)的问题，业界传统的解决方法是在单台设备中采用多个不同测量功率范围的光电探头的方案来实现量程的拓宽，如Thorlabs的宽量程光功率计，其结构图5所示，每次测量时，根据被测光的功率范围选用一个适用的探头进行测量，该解决方案无疑需要较多的探头，每个探头有光电探测器和相应的电路及结构件，成本较高，而且每个探头都要进行标定校准。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种宽量程光功率计，使得光路更简单。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种宽量程光功率计，包括光电探测器、光电信号放大及模数转换采样电路、控制计算单元，所述光电探测器的输出端与光电信号放大及模数转换采样电路的输入端相连，所述光电信号放大及模数转换采样电路的输出端与所述控制计算单元的输入端相连，所述光电探测器的输入端连接有用于调节测量量程的可调光衰减器；所述控制计算单元还通过衰减控制电路与所述可调光衰减器相连；所述控制计算单元用于将收到的光功率值和可调光衰减器的衰减值相加得到输入光纤中被测光的光功率值，其中，所述可调光衰减器的衰减值由所述控制计算单元控制所述衰减控制电路完成设置；所述可调光衰减器为1个或者级联的多个。所述控制计算单元根据所测光功率的强弱控制所述衰减控制电路将可调光衰减器设置到相应的衰减档位：当所测光功率低，控制计算单元控制所述衰减控制电路将可调光衰减器切换至低衰减档位或者无衰减档位；当所测光功率强，控制计算单元控制所述衰减控制电路将可调光衰减器切换至高衰减档位。所述控制计算单元还用于对所述可调光衰减器的档位的固定衰减值进行校准；所述控制计算单元通过计算光功率，将计算到的光功率与目标值进行比较，如果发现存在偏差，则控制所述衰减控制电路对可调光衰减器的衰减值进行调整，直至计算得到的光功率与目标值一致，存储控制参数完成校准。所述可调光衰减器的衰减值范围在25dB以内。所述可调光衰减器的衰减值范围在45dB以内。所述可调光衰减器为MEMS光衰减器、机械式光衰减器、磁光衰减器、热光衰减器、声光衰减器、电流注入吸收式光衰减器或液晶光衰减器。所述宽量程光功率计用于实现动态范围大于90dB的宽量程光功率测量。所述宽量程光功率计用于实现动态范围大于110dB的宽量程光功率测量。所述宽量程光功率计对波长在800nm至1700nm范围内的通信激光实现宽量程光功率测量。所述控制计算单元还连接有人机接口和通信接口；所述人机接口实现对控制计算单元的输入控制和输出显示；所述通信接口实现数据及控制传输。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过在输入光路上串接可调光衰减器，同时增加衰减控制电路，在测试高光功率时，根据光功率的强弱，手动设置或者自动设置一个固定衰减值，功率计的光功率测量值为光电探测器测量值加上固定衰减值，从而达到使用一个光电探测器和一套光信号放大采样电路完成宽范围的光功率信号测试的目的，其光路简单，校准与普通光功率计一样，不需要增加额外的工作。另外，本发明成本较低，随着光衰减器，特别是MEMS光衰减器大量应用于光通信系统，光衰减器在性能提升的情况下，价格已经大幅降低，控制电路的成本也比较低廉，相对于多台设备或者多个光电探测器方案，本发明在解决宽量程技术途径上具有成本优势。本发明使用十分方便，一台设备和一个探头即可实现光功率的宽量程测量，不需要更换设备或者探头。附图说明图1是本发明串接单个可调光衰减器方案的结构示意图；图2是本发明串接多个可调光衰减器方案的结构示意图；图3是本发明多测试通道方案的结构示意图；图4是现有技术中光功率计的结构示意图；图5是现有技术中多多探头方案实现宽量程光功率计的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。本发明的实施方式涉及一种宽量程光功率计，如图1所示，包括光电探测器2、光电信号放大及模数转换采样电路3、控制计算单元4，所述光电探测器2的输出端与光电信号放大及模数转换采样电路3的输入端相连，所述光电信号放大及模数转换采样电路3的输出端与所述控制计算单元4的输入端相连，所述光电探测器2的输入端连接有用于调节量程的可调光衰减器1；所述控制计算单元4还通过衰减控制电路7与所述可调光衰减器1相连，可调光衰减器1的输入端连接输入光纤8。其中，控制计算单元4用于将收到的光功率值和可调光衰减器1的衰减值相加得到输入光纤8中被测光的光功率值，其中，所述可调光衰减器1的衰减值由所述控制计算单元4控制所述衰减控制电路7完成设置。所述控制计算单元4还连接有人机接口5和通信接口6；所述人机接口5实现对控制计算单元的输入控制和输出显示；所述通信接口6远程传输。可调光衰减器可以设置1个或者多个衰减档位，每个衰减档位对应一个固定衰减值；光功率计的光功率测量值为通过光电信号放大及模数转换采样电路的数值进行计算得到的光功率值加上可调光衰减器设定的固定衰减值。为了增加量程的范围，可调光衰减器为多个，多个可调光衰减器依次级联(见图2)，每个可调光衰减器的衰减值范围在25dB以内。其中，可调光衰减器可以为MEMS光衰减器、机械式光衰减器、磁光衰减器、热光衰减器、声光衰减器、电流注入吸收式光衰减器和液晶光衰减器。值得一提的是，为了使使用的可调光衰减器更少，每个可调光衰减器的衰减值范围也可以在45dB以内。在测量时，可以手动设置光衰减档位，也可以通过光电探测器、光电信号放大及模数转换电路、控制计算单元持续测试光功率数值，并根据输入的光功率强弱，通过衰减控制器电路控制切换可调光衰减器的衰减档位。自动设置时具体如下：所述控制计算单元根据所测光功率的强弱控制所述衰减控制电路将光衰减器设置到相应的衰减档位：当所测光功率低，控制计算单元控制所述衰减控制电路将可调光衰减器切换至低衰减档位或者无衰减档位；当所测光功率强，控制计算单元控制所述衰减控制电路将可调光衰减器切换至高衰减档位。值得一提的是，所述宽量程光功率计可以是具有1个宽量程光电测试通道，也可以是多个宽量程光电测试通道，可同时对1路或者多路光信号在大动态范围内进行光功率测量，其结构如图3所示。本实施方式中，可调光衰减器是由衰减控制电路驱动来设置一个固定衰减，使超出光电探测器测试上限的光功率经过衰减后，变成在光电探测器测量范围内的光功率进入探测器，本实施方式中采用一个电压型MEMS光衰减器作为可调光衰减器，尺寸小，控制较为简单，衰减范围为0dB至35dB，波长范围是800nm至1700nm。光电探测器接收经过光衰减器后的激光信号并转换成电流信号，本实施方式中采用普通2mmInGaAsPIN光电探测器，成本较低，其有效测量光功率范围是-80dBm至0dBm，波长范围是800nm至1700nm。信号放大及模数转换采样电路实现将光电探测器的电流信号放大并转换成数字信号的功能，本实施方式中的放大电路采用对数放大芯片，模数转换采用24位芯片。控制计算单元实现光电信号的读取和计算，实现对衰减控制电路的控制，并接收和处理人机接口的操作和通信数据的处理，本实施方式采用32位MCUSTM32F407作为主控芯片。衰减控制电路实现光衰减器的驱动控制功能，本实施方式采用一套衰减控制电路，通过输出精细可调电压对光衰减器的衰减进行控制。人机接口提供了对设备的操作接口，本实施方式采用LCD作为输出显示界面，按键作为输入；通信接口实现光功率计与其他软件的通信，本实施方式采用串口和以太网作为通信硬件接口，通过定义的私有通信协议，实现数据和命令的传送。本实施方式中衰减档位设置为2个，分别是0dB和35dB，0dB档位把衰减值设置为0dB，35dB档位把衰减器的衰减值设置为35dB。设备在0dB档位完成光电测量的线性校准，校准波长为1310nm和1550nm。实现1310nm和1550nm这两个波长从-80dBm至35dBm共115dB的动态范围内的光功率测量。由此可见，该宽量程光功率计可以实现动态范围大于110dB的宽量程光功率测量。另一个实施方式中，衰减档位设置为2个，分别是0dB和25dB，0dB档位把衰减值设置为0dB，25dB档位把衰减器的衰减值设置为25dB。设备在0dB档位完成光电测量的线性校准，校准波长为1310nm和1550nm。实现1310nm和1550nm这两个波长从-80dBm至25dBm共105dB的动态范围内的光功率测量。由此可见，该宽量程光功率计可以实现动态范围大于90dB的宽量程光功率测量。测量时，先根据所测光源选取测试波长，然后手动设置衰减档位，如先将衰减档位设置为35dB，当光电测量电路测得的光功率小于-35dBm时，光功率计将衰减档位设置为0dB，此时，光功率值就是光电测量电路测量值；当光电测量电路测得的光功率大于-35dBm时，衰减档位维持在35dB不变，此时，测试的光功率值为光电测量电路测量值加上35dB，例如，光电测量电路测量值为-15dBm，那么光功率值为-15dBm+35dB＝20dBm。每过一段时间，需要对衰减器的固定衰减值进行重新标定，例如需要对35dB这个衰减档位进行标定，标定时，接入发送一个准确功率的参考光源，如-5dBm，通过人机接口将衰减档位设置为35dB，并通过人机接口输入所接光源的功率值，启动衰减档位校准功能：控制计算单元读取计算光功率，将该值与目标值-40dBm进行比较，如果发现存在偏差，则控制衰减控制电路对可调光衰减器的衰减值进行调整，再将计算的光功率与目标值-40dBm进行比较，如果存在偏差，则继续调整衰减值，如此多次，最终使得计算的光功率与目标值-40dBm一致，即实际衰减值(35dB)与待标定的衰减档位的衰减值(35dB)一致，然后存储控制参数，完成衰减档位对应衰减值的标定。不难发现，本发明通过在输入光路上串接可调光衰减器，同时增加衰减控制电路，在测试高光功率时，根据光功率的强弱，手动设置或者自动设置一个固定衰减值，功率计的光功率测量值为光电探测器测量值加上固定衰减值，从而达到使用一个光电探测器和一套光信号放大采样电路完成宽范围的光功率信号测试的目的，其光路简单，校准与普通光功率计一样，不需要增加额外的工作。另外，本发明成本较低，随着光衰减器，特别是MEMS光衰减器大量应用于光通信系统，光衰减器在性能提升的情况下，价格已经大幅降低，控制电路的成本也比较低廉，相对于多台设备或者多个光电探测器方案，本发明在解决宽量程技术途径上具有成本优势。本发明使用十分方便，一台设备和一个探头即可实现光功率的宽量程测量，不需要更换设备或者探头。