一種可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計，包括電源模塊、光電探測器、I/V和量程轉(zhuǎn)換器、第一A/D轉(zhuǎn)換器、中央處理器、LCD驅(qū)動器、LCD模塊、溫度采集模塊、I/V轉(zhuǎn)換器、第二A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述電源模塊用于供電；所述光電探測器與I/V和量程轉(zhuǎn)換器、第一A/D轉(zhuǎn)換器依次相連；所述溫度采集模塊與I/V轉(zhuǎn)換器、第二A/D轉(zhuǎn)換器依次相連；所述第一A/D轉(zhuǎn)換器、第二A/D轉(zhuǎn)換器分別與中央處理器相連；所述中央處理器與LCD驅(qū)動器、LCD模塊依次相連。本實用新型對測得的激光功率值進(jìn)行補(bǔ)償，使得激光功率計的溫度特性大幅提高，大大改善了激光功率長期測量值的不確定性，解決了長期測量時，激光功率計本身的溫度漂移帶來的誤差。
【專利說明】一種可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計，屬于信號測量裝置的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖通信是利用光的全反射原理，使得光按照一定的模式在光纖芯部傳輸。光信號傳輸領(lǐng)域中，光纖的使用非常廣泛。
[0003]光通信領(lǐng)域使用的光功率計用來測量光纖鏈路中通過的光的功率(能量)。傳統(tǒng)光功率系統(tǒng)主要包括光電傳感器模塊、信號調(diào)理電路、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)處理單元、電源、顯示器、鍵盤等模塊等。
[0004]一般情況下，激光功率值的測試對光功率測試的長期穩(wěn)定性及功率的不確定度要求不高，這種變化不影響測試效果，但在一些需要長期監(jiān)控、測試激光功率的場合，溫度的變化會給測試結(jié)果帶來很大的影響。目前如果需長期檢測某一個光路的激光功率穩(wěn)定度，則不得不考慮二次校準(zhǔn)或避免激光功率計的溫度特性，比如，對激光功率計做恒溫處理，把光功率計放在一個恒溫箱里，以此來保證光功率計的長期不確定度。
[0005]現(xiàn)有市場上的傳統(tǒng)功率計都存在一個問題:由于激光功率計探測器本身的溫度響應(yīng)以及電路的溫度漂移的存在，使得在激光功率計的環(huán)境溫度及自身設(shè)備的發(fā)熱造成的工作溫度變化時，其所測得的功率值會有相應(yīng)的變化。因此，現(xiàn)有的激光功率計存在局限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計，對測得的激光功率值進(jìn)行補(bǔ)償，使得激光功率計的溫度特性大幅提高，大大改善了激光功率長期測量值的不確定性，解決了長期測量時，激光功率計本身的溫度漂移帶來的誤差，從而擴(kuò)展了激光功率計的應(yīng)用范圍。
[0007]本實用新型具體采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題:
[0008]一種可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計，包括電源模塊、光電探測器、I/V和量程轉(zhuǎn)換器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器、中央處理器、IXD驅(qū)動器、IXD模塊、溫度采集模塊、I/V轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述電源模塊用于供電；所述光電探測器與I/V和量程轉(zhuǎn)換器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器依次相連；所述溫度采集模塊與I/V轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器依次相連；所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器分別與中央處理器相連；所述中央處理器與LCD驅(qū)動器、LCD模塊依次相連；所述光電探測器將探測到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述I/V和量程轉(zhuǎn)換器用于將所述電信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進(jìn)行量程切換；所述A/D轉(zhuǎn)換器將所述電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入中央處理器，所述中央處理器計算獲得激光功率值初值；同時所述溫度采集模塊測量所述光電探測器的溫度轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號經(jīng)過ΙΛ轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓信號，該電壓信號經(jīng)第二 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入中央處理器，所述中央處理器計算獲得光電探測器實際溫度值；所述中央處理器結(jié)合激光功率值初值和實際溫度值進(jìn)行分析確定補(bǔ)償后的激光功率值，通過LCD驅(qū)動器驅(qū)動LCD模塊將所述補(bǔ)償后的激光功率值顯示。
[0009]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:所述溫度采集模塊為熱電偶或溫度采集芯片。
[0010]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:還包括一階低通濾波器，所述一階低通濾波器的一端連接I/V和量程轉(zhuǎn)換器，一階低通濾波器的另一端連接第一 A/D轉(zhuǎn)換器。
[0011]作為本實用新型的一種優(yōu)選技術(shù)方案:還包括通信模塊，所述通信模塊與中央處理器相連。
[0012]本實用新型采用上述技術(shù)方案，能產(chǎn)生如下技術(shù)效果:
[0013]本實用新型的臺式激光功率計通過改進(jìn)的結(jié)構(gòu)，利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的技術(shù)手段獲得補(bǔ)償系數(shù)，對測得的激光功率值進(jìn)行補(bǔ)償，具有自動功率補(bǔ)償?shù)墓δ埽瑢y得的激光功率值進(jìn)行補(bǔ)償，使得激光功率計的溫度特性大幅提高，大大改善了激光功率長期測量值的不確定性，解決了長期測量時，激光功率計本身的溫度漂移帶來的誤差，從而擴(kuò)展了激光功率計的應(yīng)用范圍，彌補(bǔ)了國內(nèi)溫度補(bǔ)償激光功率計的空白。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計的模塊示意圖。
[0015]圖2為本實用新型可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計采用熱電偶的模塊示意圖。
[0016]圖3為本實用新型可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計采用溫度采集芯片的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合說明書附圖對本實用新型的實施方式進(jìn)行描述。
[0018]如圖1所示，本實用新型設(shè)計了一種可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計，包括電源模塊、光電探測器、Ι/v和量程轉(zhuǎn)換器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器、中央處理器、IXD驅(qū)動器、IXD模塊、溫度采集模塊、I/V轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述電源模塊用于供電；所述光電探測器與I/V和量程轉(zhuǎn)換器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器依次相連；所述溫度采集模塊與I/V轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器依次相連；所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器分別與中央處理器相連；所述中央處理器與LCD驅(qū)動器、LCD模塊依次相連；所述光電探測器將探測到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；所述I/V和量程轉(zhuǎn)換器用于將所述電信號轉(zhuǎn)換為電壓信號并進(jìn)行量程切換；所述A/D轉(zhuǎn)換器將所述電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入中央處理器，所述中央處理器計算獲得激光功率值初值；同時所述溫度采集模塊測量所述光電探測器的溫度轉(zhuǎn)換為電信號，該電信號經(jīng)過I/V轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成電壓信號，該電壓信號經(jīng)第二 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入中央處理器，所述中央處理器計算獲得光電探測器的實際溫度值；所述中央處理器結(jié)合激光功率值初值和實際溫度值進(jìn)行分析，利用現(xiàn)有技術(shù)中已知的技術(shù)手段確定補(bǔ)償后的激光功率值，通過LCD驅(qū)動器驅(qū)動LCD模塊將所述補(bǔ)償后的激光功率值顯示。
[0019]對于溫度采集模塊，可由兩種方式實現(xiàn)。一種是采取熱電偶作為溫度傳感器，如圖2所示，熱電偶環(huán)境溫度的變化轉(zhuǎn)換為電阻的變化，然后通過I/V轉(zhuǎn)換器將電阻變化轉(zhuǎn)換為電壓信號，再由第二 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為中央處理器可以處理的數(shù)字信號。另一種是采用溫度采集芯片來采集光電探測器的溫度，溫度采集芯片如TMP421配合三極管如2N3906即可實現(xiàn)溫度的采集，原理如圖3所示。
[0020]另外，為了降低噪聲帶來的影響，還包括一階低通濾波器，一階低通濾波器用于將Ι/v和量程轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的信號進(jìn)行濾波處理，一階低通濾波器的一端連接Ι/v和量程轉(zhuǎn)換器，一階低通濾波器的另一端連接第一 A/D轉(zhuǎn)換器，從而消除噪聲干擾。光功率計還包括與中央處理器相連的通信模塊，通信模塊用于與外部設(shè)備通信。
[0021]激光功率計進(jìn)行補(bǔ)償時，首先選取一個功率的激光輸入到本中光功率計的光電探測器，該激光在激光功率計可探測范圍內(nèi)，光電探測器探測被測光獲得激光功率值初值Pi，同時測量所述光電探測器的溫度獲得光電探測器的實際溫度值Ti。然后結(jié)合該激光功率值初值Pi和光電探測器的實際溫度值Ti進(jìn)行分析處理，可按照現(xiàn)有技術(shù)中已知的技術(shù)手段分析獲得該實際溫度下的補(bǔ)償系數(shù)Ri，且每個溫度值一一對應(yīng)一個補(bǔ)償系數(shù)Ri。中央處理器再按照現(xiàn)有技術(shù)的公知補(bǔ)償手段，利用測量所得激光功率值初值Pi乘以對應(yīng)溫度下的補(bǔ)償系數(shù)Ri獲得補(bǔ)償后的激光功率值后輸出。本實用新型中，中央處理器為硬件模塊，如可以為現(xiàn)有技術(shù)中已知的AT89C型單片機(jī)，本光功率計利用現(xiàn)有的中央處理器本身所具有的接收、簡單分析、傳輸功能來實現(xiàn)，并未對中央處理器本身作出改進(jìn)，也未利用特定的計算機(jī)軟件程序或協(xié)議來實現(xiàn)，因此利用現(xiàn)有的中央處理器即可解決激光功率計本身的溫度漂移帶來的誤差的技術(shù)問題，即補(bǔ)償系數(shù)Ri采用中央處理器結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)中已知的技術(shù)手段即可獲得，本實用新型并未對現(xiàn)有的中央處理器作出任何改進(jìn)。
[0022]另外，獲得光電探測器的實際溫度值Ti時，可以采用熱電偶或溫度采集芯片測量光電探測器的溫度。
[0023]本實用新型用于光纖通信領(lǐng)域，所涉及的激光功率計在獲取溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)時，通過獲取密集的溫度——功率采樣點(diǎn)，然后根據(jù)按現(xiàn)有技術(shù)公知的手段獲得各溫度的補(bǔ)償系數(shù)后，利用溫度值對應(yīng)一個補(bǔ)償系數(shù)對功率進(jìn)行補(bǔ)償，經(jīng)過功率補(bǔ)償?shù)募す夤β视嬁梢栽跍y試量程(-70dBnT2dBm)內(nèi)的任意功率值上均可以通過再次補(bǔ)償計算出精確的測量值。
[0024]且由于光通信測量的特俗性，一臺激光功率計需要具有測量多種波長的功能，因此本臺式激光功率計的溫度補(bǔ)償是針對激光功率計所有測量波段來進(jìn)行的，比如:1550nm、1490nm、1310nm、980nm、850nm等等，本激光功率計用于對初始的測量值進(jìn)行校準(zhǔn)，使得激光功率計的溫度特性大幅提高，大大改善了激光功率長期測量值的不確定性，解決了長期測量時，激光功率計本身的溫度漂移帶來的誤差。
[0025]為了驗證本實用新型的激光功率計可以對測得的激光功率值進(jìn)行自動補(bǔ)償，列舉一實施例進(jìn)行說明。
[0026]首先可以通過現(xiàn)有技術(shù)的公知手段獲得每個溫度值都對應(yīng)唯一的補(bǔ)償系數(shù)后存儲在中央處理器中，如可以人為設(shè)定或是人為預(yù)先測量獲得。再利用激光功率計中的光電探測器探測兩組光信號，經(jīng)由Ι/ν和量程轉(zhuǎn)換器、一階低通濾波器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器等模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并由中央處理器處理獲得兩個光功率初值0.5mw、0.62mw ;同時，由溫度傳感器經(jīng)由ΙΛ轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器，并由中央處理器獲得實際溫度值30°C。然后根據(jù)獲得的實際溫度值30°C，從對照一開始預(yù)先獲得的該溫度值對應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)為0.95，兩個光功率初值0.5mw、0.62mw分別乘以系數(shù)該溫度區(qū)間對應(yīng)的補(bǔ)償系數(shù)0.95，即可獲得最終的兩路測量通道的光功率值0.5mw*0.95=0.475mw、0.62mw*0.95=0.589mw。最后，中央處理器將這兩個補(bǔ)償后的光功率計值0.475mw,0.589mw送往IXD模塊顯示或通過通信模塊將該值傳輸給外部通信設(shè)備，完成一個補(bǔ)償過程。
[0027]因此，本實用新型對測得的激光功率值進(jìn)行補(bǔ)償，使得激光功率計的溫度特性大幅提高，大大改善了激光功率長期測量值的不確定性，解決了長期測量時，激光功率計本身的溫度漂移帶來的誤差，從而擴(kuò)展了激光功率計的應(yīng)用范圍。
[0028]本實用新型中涉及到的相關(guān)模塊及其實現(xiàn)的功能是利用現(xiàn)有技術(shù)公知的模塊、且利用其本身所具備的功能來實現(xiàn)，其之間的連接均采用現(xiàn)有技術(shù)中公知的技術(shù)手段相連。本實用新型的發(fā)明點(diǎn)在于利用現(xiàn)有技術(shù)中硬件模塊及其連接關(guān)系構(gòu)成的整體，在改進(jìn)后的硬件及其構(gòu)成的裝置上搭載現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的中央處理器所具有的軟件程序或有關(guān)協(xié)議就可實現(xiàn)，并非是對現(xiàn)有技術(shù)中的中央處理器涉及的軟件程序或有關(guān)協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。因此，本實用新型所要求保護(hù)的技術(shù)方案為對各模塊及其連接關(guān)系所作出的改進(jìn)，屬于硬件結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，并未包括對計算機(jī)軟件程序或有關(guān)協(xié)議等方法特征的改進(jìn)。
[0029]上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細(xì)說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計，其特征在于:包括電源模塊、光電探測器、I/V和量程轉(zhuǎn)換器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器、中央處理器、LCD驅(qū)動器、LCD模塊、溫度采集模塊、I/V轉(zhuǎn)換器、第二A/D轉(zhuǎn)換器，其中所述電源模塊用于供電；所述光電探測器與I/V和量程轉(zhuǎn)換器、第一 A/D轉(zhuǎn)換器依次相連；所述溫度采集模塊與I/V轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器依次相連；所述第一 A/D轉(zhuǎn)換器、第二 A/D轉(zhuǎn)換器分別與中央處理器相連；所述中央處理器與LCD驅(qū)動器、IXD模塊依次相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計，其特征在于:所述溫度采集模塊為熱電偶或溫度采集芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計，其特征在于:還包括一階低通濾波器，所述一階低通濾波器的一端連接Ι/v和量程轉(zhuǎn)換器，一階低通濾波器的另一端連接第一 A/D轉(zhuǎn)換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可實時補(bǔ)償?shù)呐_式激光功率計，其特征在于:還包括通信模塊，所述通信模塊與中央處理器相連。
【文檔編號】G01J1/42GK203772412SQ201420059936
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月10日
【發(fā)明者】石巖, 崔建吾, 董輝, 王輝 申請人:南京吉隆光纖通信股份有限公司