基于fpga與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光時域反射儀，屬于光纖通訊技術領域。
【背景技術】
[0002]光時域反射儀(OpticalTime Domain Ref lectometer，簡稱 0TDR)是利用光線在光纖中傳輸時的散射和反射而制成的精密儀表，它被廣泛應用于光纖連接的現(xiàn)場監(jiān)視和連接損耗測量評價。在光纜線路的維護、施工、搶修之中，OTDR可以比較精確地進行光纖長度、光纖傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等方面的測量。
[0003]傳統(tǒng)的OTDR中通常將測量光路、信號采集與處理電路、顯示模塊等部件集中于一體。這種結構的ODTR存在成本高、功能擴展差、軟件升級不便、存儲空間小等不足。此外，它們的顯示分辨率一般不高，重量、體積偏大，攜帶操作不變。有些OTDR通過串行接口(UART或USB)與PC機進行通訊，在PC機上進行測試參數(shù)設定和測試數(shù)據(jù)顯示。雖然它們的功能擴展性較好、數(shù)據(jù)存儲空間也很大，可是在現(xiàn)場測試時攜帶不方便，且成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決現(xiàn)有技術中光時域反射儀成本高、功能擴展差、軟件升級不便、存儲空間小等問題，本發(fā)明提供了基于FPGA與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀，所采取的技術方案如下:
[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于FPGA與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀，所述嵌入式光時域反射儀包括=FPGA控制模塊1、以太網(wǎng)接口模塊2、無線通訊模塊3、激光器4、方向耦合器5、光電探測器6、信號調(diào)理單元7、A/D轉(zhuǎn)換模塊8、光纖連接器9、電源10和SRAM存儲單元11 ；
[0006]所述FPGA控制模塊I的以太網(wǎng)控制信號輸出輸入端口與以太網(wǎng)接口模塊2的控制信號輸入輸出端口相連；所述FPGA控制模塊I的無線通訊信號輸出輸入端口與無線通訊模塊3的控制信號輸入輸出端口相連；所述無線通訊模塊3的無線數(shù)據(jù)輸出端口以無線通訊方式與智能終端平臺的無線數(shù)據(jù)接收端口相連；所述FPGA控制模塊I的激光控制信號輸出端口與激光器4的控制信號輸入端口相連；所述FPGA控制模塊I的存儲控制信號輸出輸入端口與SRAM存儲單元11的控制信號輸入輸出端口相連；
[0007]所述激光器4的光脈沖信號輸出端口與方向親合器5的光信號輸入端口相連；戶斤述方向親合器5的光信號輸出端口 a與光纖連接器9的光信號輸入端口相連，所述方向親合器5的光信號輸出端口 b與光電探測器6的光信號輸入端口相連；所述光纖連接器9的另一端連接待測光纖；所述光電探測器6的光信號輸出端口與信號調(diào)理單元7的信號輸入端口相連；所述信號調(diào)理單元7的信號輸出端口與A/D轉(zhuǎn)換模塊8的信號輸入端口相連；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊8的信號輸出端口與所述FPGA控制模塊I的數(shù)字信號輸入端口相連。
[0008]優(yōu)選地，所述FPGA控制模塊I用于控制對所述以太網(wǎng)接口模塊2、無線通訊模塊
3、激光器4、方向耦合器5、光電探測器6、信號調(diào)理單元7、A/D轉(zhuǎn)換模塊8、光纖連接器9和SRAM存儲單元11的運行，并對所述以太網(wǎng)接口模塊2、無線通訊模塊3、A/D轉(zhuǎn)換模塊8和SRAM存儲單元11輸入數(shù)據(jù)進行處理；所述以太網(wǎng)接口模塊2用于數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)方式傳輸；所述無線通訊模塊3用于數(shù)據(jù)的無線通訊方式傳輸；所述激光器4用于產(chǎn)生一定脈沖寬度的光脈沖信號，所述脈沖寬度為5ns?2us可選擇；所述方向耦合器5用于將散射和反射光定向傳輸?shù)焦怆娞綔y器6中；所述光電探測器6用于將光脈沖信號在光纖中傳輸時所產(chǎn)生的瑞利背向散射和菲涅爾反射的光信號轉(zhuǎn)換為電信號；信號調(diào)理單元7用于對所述光電探測器6輸出電信號的調(diào)理，使所述電信號符合A/D轉(zhuǎn)換模塊8的輸入標準；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊8用于將模擬電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號；所述SRAM存儲單元11用于儲存所述FPGA控制模塊I的測試數(shù)據(jù)。
[0009]優(yōu)選地，所述激光器4為半導體激光器。
[0010]優(yōu)選地，所述FPGA控制模塊I包括:A/D轉(zhuǎn)換控制器1_1，N1s II處理器1_2，SRAM控制器1-3，濾波器1-4，Avalon內(nèi)部交換總線1_5，激光器控制模塊1_6，無線通訊控制器1-7，以太網(wǎng)接口控制器1-8 ；
[0011]所述N1s II處理器1-2，SRAM控制器1-3，濾波器1-4，激光器控制模塊1-6，無線通訊控制器1-7和以太網(wǎng)接口控制器1-8的數(shù)據(jù)信號傳輸端口均與Avalon內(nèi)部交換總線1-5相連；
[0012]所述A/D轉(zhuǎn)換控制器1-1的控制信號輸入端口即為所述FPGA控制模塊I的數(shù)字信號輸入端口，所述A/D轉(zhuǎn)換控制器1-1的控制信號輸出端口與濾波器1-4的信號輸入端口相連；
[0013]所述SRAM控制器1-3的控制信號輸出端口即為所述FPGA控制模塊I的存儲控制信號輸出端口；
[0014]所述激光器控制模塊1-6的控制信號輸出端口即為所述FPGA控制模塊I的激光控制信號輸出端口；
[0015]所述無線通訊控制器1-7的控制信號輸出端口即為所述FPGA控制模塊I的無線通訊信號輸出端口；
[0016]所述以太網(wǎng)接口控制器1-8的控制信號輸出端口即為所述FPGA控制模塊I的以太網(wǎng)控制信號輸出端口。
[0017]優(yōu)選地，所述A/D轉(zhuǎn)換控制器1-1用于產(chǎn)生對所述A/D轉(zhuǎn)換模塊8的控制信號，控制A/D轉(zhuǎn)換模塊8的運行，并接收A/D轉(zhuǎn)換模塊8輸出的數(shù)字信號；所述N1s II處理器1-2用于控制所述光脈沖信號的寬度及時間，并對濾波器1-4處理后的數(shù)據(jù)進行分析；所述SRAM控制器1-3用于控制SRAM存儲單元11的運行；所述濾波器1_4用于濾除A/D轉(zhuǎn)換控制器1-1輸出信號中的干擾信號；所述激光器控制模塊1-6用于產(chǎn)生激光器4控制信號，控制所述激光器4的運行；所述無線通訊控制器1-7用于控制無線通訊模塊3的運行；所述以太網(wǎng)接口控制器1-8用于控制以太網(wǎng)接口模塊2的運行。
[0018]優(yōu)選地，所述FPGA控制模塊I利用硬件描述語言開發(fā)出光脈沖信號控制模塊，所述光脈沖信號控制模塊掛在Avalon內(nèi)部交換總線1_5上，用于產(chǎn)生并輸出光脈沖信號。
[0019]優(yōu)選地，所述智能終端平臺包括光時域反射儀應用軟件和嵌入式數(shù)據(jù)庫；所述應用軟件用于顯示所述光時域反射儀的測量數(shù)據(jù)及結果；所述嵌入式數(shù)據(jù)庫用于存儲所述測試數(shù)據(jù)及結果。
[0020]優(yōu)選地，所述應用軟件具有測試操作功能、測試結果實時顯示功能、歷史測試數(shù)據(jù)查詢功能、事件分析打印界面、測試數(shù)據(jù)網(wǎng)絡共享功能和系統(tǒng)參數(shù)設置功能。
[0021]優(yōu)選地，所述光時域反射儀與智能終端平臺顯示部分分開，所述無線通訊模塊3將測試結果及數(shù)據(jù)以報文格式向外發(fā)送至智能終端平臺。
[0022]本發(fā)明有益效果:
[0023]1.具有無線通訊功能的嵌入式OTDR裝置由于無顯示屏，降低了系統(tǒng)的成本，并大幅度地減少了系統(tǒng)功耗，延長了電池的供電時間。
[0024]2.采用單一的FPGA芯片實現(xiàn)光源、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂乒δ?，提高了系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。
[0025]3.光纖測試部分與結果顯示部分分離，利用智能手機或平板實現(xiàn)測試結果顯示，減輕操作人員的勞動強度(智能手機或平板重量比較輕)。
[0026]4.工作方式靈活，易于擴展，一臺智能終端可以同時控制多個具有無線通訊功能的嵌入式OTRD裝置的工作。
[0027]5.0TDR系統(tǒng)通常需要獲取整條光纖的信號，數(shù)據(jù)量龐大。采用FPGA進行數(shù)據(jù)處理，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間。在一定意義上，提高了 OTDR的測量精度(相同的測量時間)。
[0028]該裝置具有體積小、成本低、可靠性高、擴展性強、軟件功能升級方便等特點。利用它能夠進行光纖長度、光纖傳輸衰減、接頭衰減和故障定位測量，在光纖連接的現(xiàn)場監(jiān)視和連接損耗測量評價等發(fā)面發(fā)揮重要作用。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明所述基于FPGA與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀的結構示意圖；
[0030]圖2為本發(fā)明所述FPGA控制模塊I的內(nèi)部結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步說明，但發(fā)明不受實施例的限制。
[0032]圖1為本發(fā)明所述基于FPGA與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀的結構示意圖，圖2為所述FPGA控制模塊I的內(nèi)部結構示意圖，從圖1至圖2可以看出，該嵌入式光時域反射儀由鋰電池供電，以FPGA為控制核心，不使用顯示模塊。，所述