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光功率计自动测试系统设计

日期:2018-12-29 点击:890

光功率计是现代光通信中最基本的光纤调试仪器。随着宽带通信技术的快速发展,通信网络中大量使用光纤作为传输介质,因此光功率计也就越来越多地被应 用于科研、生产的各个部门。对于计量检测部门而言,每年都要计量大量的光功率计,然而传统的计量方法耗时长、效率低,计量的准确性也极易受人为操作的影 响。在这里我们介绍一套最新研制的光功率计自己调试系统,具有调试准确性高、投资省、自己化程度高等特点。

1 传统光功率计的调试方法

传统的光功率计调试框图如图1所示。

所用调试原理为比较法。首先将光衰减器与标准光功率计连接起来,调试光从光源发出,经过衰减器后被标准光功率计读出的数值为标称值。接着将光纤从 标准光功率计上取下切换到待测光功率计上,再测量待测光功率计读出的数值,该值为实测值。调试完第一个光功率下的数值后,调节光衰减器使输出光功率为下一 值,重复以上步骤进行下一次调试。待所有光功率量程都测完后,通过计算待测光功率计的相对误差对其进行标定。计量评定标准是:相对误差在±10%以内,待 测光功率计标定为合格,超过这一范围则为限用,需重新校准后才能使用。

调试时必须注意两点:①用光纤连接光器件时,尽量旋紧光接头以避免 由于接入损耗而降低测量的准确性;②为了将调试误差降至最低,在每一次光功率的调试过程中,需采用平均值调试法,即在相同光功率下进行多次的重复调试,然 后去掉一个最大值和一个最小值,再将其它数值取平均即为该光功率下最终的调试数值。

采用以上方法进行实际调试时,调节光衰减器、切换光 纤、记录调试数据、计算相对误差等均需手工完成,工作效率低下。在调试过程中由于不断地进行光纤的切换工作,使得接入损耗严重影响调试的准确性。虽然调试 人员可以旋紧光接头以降低接入损耗,但由于光信号本身非常弱,将光纤反复多次地插入和拔出,会造成接入损耗有很大不同,直接降低调试的准确性。

经过以上分析发现,造成工作效率低下和调试准确性低的主要原因是由于所有的调试工作均需人工完成。解决这一问题的最好办法就是采用计算机进行自己化调试。新的自己调试系统框图如图2所示。

2 自己调试系统硬件设计

使用计算机进行自己操控时,在满足功能的前提下应该最大限度地利用计算机现有的资源。这样,一方面可以充分发挥计算机的作用,另一方面也可以节省另外制作操控板卡所需的资金、器材、时间和人力。

在 这套自己调试系统中,光衰减器带有串行接口,可直接与计算机通信。待测光功率计中,较新的带有串行接口和GPIB接口,老一些的只有GPIB接口。为了满 足兼容性和自己操控的要求,增加了一块基于计算机总线的GPIB接口卡,通过该卡操控待测光功率计。标准光功率计自带串行和GPIB两种接口,可通过任意 一个接口与计算机通信。由于计算机上有两个串行接口,因此可分别通过这两个接口操控光衰减器和标准光功率计。为了解决接入损耗问题,系统增加了一个1×2 的光开关。光开关的作用就是在计算机的操控下,自己切换光纤,将接入损耗的影响降至最低,类似于电子开关在电路切换中所起的作用。我们利用计算机的并行接 口对光开关进行操控。

光开关采用电压操控方式,需自制一块操控卡,利用计算机的并行接口进行操控。操控卡的电路如图3所示。 光开关由计算机的并口发操控信号进行驱动,即从计算机并口378H的"0"、"1"两端发送高低电平信号,使得操控电路A、B两端的电压交替变化, 达到光开关自己动作的目的。当"0"端为高电位时,三极管Q3、Q4导通,Q1、Q2截止;同时"1"端为低电位,Q5、Q6导通,Q7、Q8截止,这样 就构成了导通回路+12V→Q6→B→A→Q3→GND,则光开关向右运动。同理,"0"端为低电位而"1"端为高电位时,光开关向左运动。二极管 D1~D4为保护二极管,可避免光开关中的感性元件在极性切换时造成反向电压而损坏功率三极管。