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技術(shù)文章

光功率計(jì)自動(dòng)測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    光功率計(jì)是現(xiàn)代光通信中*基本的光纖調(diào)試儀器。隨著寬帶通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信網(wǎng)絡(luò)中大量使用光纖作為傳輸介質(zhì)，因此光功率計(jì)也就越來越多地被應(yīng) 用于科研、生產(chǎn)的各個(gè)部門。對(duì)于計(jì)量檢測部門而言，每年都要計(jì)量大量的光功率計(jì)，然而傳統(tǒng)的計(jì)量方法耗時(shí)長、效率低，計(jì)量的準(zhǔn)確性也極易受人為操作的影 響。在這里我們介紹一套*新研制的光功率計(jì)自己調(diào)試系統(tǒng)，具有調(diào)試準(zhǔn)確性高、投資省、自己化程度高等特點(diǎn)。

1 傳統(tǒng)光功率計(jì)的調(diào)試方法
    傳統(tǒng)的光功率計(jì)調(diào)試框圖如圖1所示。
    所用調(diào)試原理為比較法。首先將光衰減器與標(biāo)準(zhǔn)光功率計(jì)連接起來，調(diào)試光從光源發(fā)出，經(jīng)過衰減器后被標(biāo)準(zhǔn)光功率計(jì)讀出的數(shù)值為標(biāo)稱值。接著將光纖從 標(biāo)準(zhǔn)光功率計(jì)上取下切換到待測光功率計(jì)上，再測量待測光功率計(jì)讀出的數(shù)值，該值為實(shí)測值。調(diào)試完**個(gè)光功率下的數(shù)值后，調(diào)節(jié)光衰減器使輸出光功率為下一 值，重復(fù)以上步驟進(jìn)行下一次調(diào)試。待所有光功率量程都測完后，通過計(jì)算待測光功率計(jì)的相對(duì)誤差對(duì)其進(jìn)行標(biāo)定。計(jì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)是：相對(duì)誤差在±10%以內(nèi)，待 測光功率計(jì)標(biāo)定為合格，超過這一范圍則為限用，需重新校準(zhǔn)后才能使用。
    調(diào)試時(shí)必須注意兩點(diǎn)：①用光纖連接光器件時(shí)，盡量旋緊光接頭以避免 由于接入損耗而降低測量的準(zhǔn)確性；②為了將調(diào)試誤差降至*低，在每一次光功率的調(diào)試過程中，需采用平均值調(diào)試法，即在相同光功率下進(jìn)行多次的重復(fù)調(diào)試，然 后去掉一個(gè)*大值和一個(gè)*小值，再將其它數(shù)值取平均即為該光功率下*終的調(diào)試數(shù)值。
    采用以上方法進(jìn)行實(shí)際調(diào)試時(shí)，調(diào)節(jié)光衰減器、切換光 纖、記錄調(diào)試數(shù)據(jù)、計(jì)算相對(duì)誤差等均需手工完成，工作效率低下。在調(diào)試過程中由于不斷地進(jìn)行光纖的切換工作，使得接入損耗嚴(yán)重影響調(diào)試的準(zhǔn)確性。雖然調(diào)試 人員可以旋緊光接頭以降低接入損耗，但由于光信號(hào)本身非常弱，將光纖反復(fù)多次地插入和拔出，會(huì)造成接入損耗有很大不同，直接降低調(diào)試的準(zhǔn)確性。
    經(jīng)過以上分析發(fā)現(xiàn)，造成工作效率低下和調(diào)試準(zhǔn)確性低的主要原因是由于所有的調(diào)試工作均需人工完成。解決這一問題的*好辦法就是采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自己化調(diào)試。新的自己調(diào)試系統(tǒng)框圖如圖2所示。
2 自己調(diào)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自己操控時(shí)，在滿足功能的前提下應(yīng)該*大限度地利用計(jì)算機(jī)現(xiàn)有的資源。這樣，一方面可以充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的作用，另一方面也可以節(jié)省另外制作操控板卡所需的資金、器材、時(shí)間和人力。
    在 這套自己調(diào)試系統(tǒng)中，光衰減器帶有串行接口，可直接與計(jì)算機(jī)通信。待測光功率計(jì)中，較新的帶有串行接口和GPIB接口，老一些的只有GPIB接口。為了滿 足兼容性和自己操控的要求，增加了一塊基于計(jì)算機(jī)總線的GPIB接口卡，通過該卡操控待測光功率計(jì)。標(biāo)準(zhǔn)光功率計(jì)自帶串行和GPIB兩種接口，可通過任意 一個(gè)接口與計(jì)算機(jī)通信。由于計(jì)算機(jī)上有兩個(gè)串行接口，因此可分別通過這兩個(gè)接口操控光衰減器和標(biāo)準(zhǔn)光功率計(jì)。為了解決接入損耗問題，系統(tǒng)增加了一個(gè)1×2 的光開關(guān)。光開關(guān)的作用就是在計(jì)算機(jī)的操控下，自己切換光纖，將接入損耗的影響降至*低，類似于電子開關(guān)在電路切換中所起的作用。我們利用計(jì)算機(jī)的并行接 口對(duì)光開關(guān)進(jìn)行操控。
    光開關(guān)采用電壓操控方式，需自制一塊操控卡，利用計(jì)算機(jī)的并行接口進(jìn)行操控。操控卡的電路如圖3所示。 光開關(guān)由計(jì)算機(jī)的并口發(fā)操控信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，即從計(jì)算機(jī)并口378H的"0"、"1"兩端發(fā)送高低電平信號(hào)，使得操控電路A、B兩端的電壓交替變化， 達(dá)到光開關(guān)自己動(dòng)作的目的。當(dāng)"0"端為高電位時(shí)，三極管Q3、Q4導(dǎo)通，Q1、Q2截止；同時(shí)"1"端為低電位，Q5、Q6導(dǎo)通，Q7、Q8截止，這樣 就構(gòu)成了導(dǎo)通回路+12V→Q6→B→A→Q3→GND，則光開關(guān)向右運(yùn)動(dòng)。同理，"0"端為低電位而"1"端為高電位時(shí)，光開關(guān)向左運(yùn)動(dòng)。二極管 D1～D4為保護(hù)二極管，可避免光開關(guān)中的感性元件在極性切換時(shí)造成反向電壓而損壞功率三極管。

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