CN101354286B - Sld光源多路性能数据采集系统 - Google Patents
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Abstract
本发明具体实施方式提供了一种SLD光源多路性能数据的采集系统。所述系统包括有多路光源驱动模块、功率采集调理模块和控制选通模块，其中多路光源驱动模块用于向多只SLD光源提供驱动电流和温控电流；而所述功率采集调理模块在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的出纤功率依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理。这样就可以实现对多路SLD光源的出纤功率的测量和采集，提高了SLD光源的筛选效率。
Description
技术领域
本发明涉及SLD光源技术领域，尤其涉及一种SLD光源多路性能数据的采集系统。
背景技术
目前，光纤陀螺已成为惯性技术领域的主流陀螺，并在多种场合得到了成功的应用。而光纤陀螺中比较关键的器件之一就是超辐射发光二极管(SLD)光源，该SLD光源是与半导体激光光源类似的，介于激光二极管(LD)和发光二极管(LED)之间的半导体光源。由于光纤陀螺目前大量应用于军事领域，因此对其质量和可靠性的要求是比较高的，这样在工程化生产过程中，就需要对其关键器件SLD光源等进行环境应力筛选，以剔除存在质量隐患的不合格器件，并根据筛选结果选用优质的器件，从而提高产品可靠性。
以上所述的环境应力筛选技术是通过向产品施加合理的环境应力，将其内部的潜在缺陷加速变成故障，并通过检验发现和排除的过程。针对SLD光源的老化筛选是对其进行环境应力筛选的一种方式，具体方法是通过对SLD光源施加热应力、电应力或二者同时施加，然后检测观察SLD光源的性能，再根据测量结果进行判断，这样就可以剔除有缺陷的SLD光源，选出性能好可靠性高的光源。
在SLD光源的老化筛选过程中，为了提高筛选效率，需要扩大一次筛选的数量，也就是需要对多只SLD光源的多种性能相关参数进行采集。例如筛选过程中需要同时测量多只SLD光源的输出光功率，而按照现有技术的方案，如果直接用一台光功率计测量一路光源的光功率，则需要多台光功率计，使用仪器多，占用空间大，成本高；如果用一台光功率计测量多路光源的光功率，则需要使用光开关实现光路切换，技术实现上就比较困难；同时，由于SLD光源的出纤功率受驱动电流、温控电流以及环境温度的影响较大，在SLD光源筛选过程中还需要对SLD光源驱动电流、温控电流及温度等相关参数进行采集监控，而现有技术中并没有针对多只SLD光源的多路数据检测方案。
发明内容
本发明实施方式所要解决的技术问题在于提供一种SLD光源多路性能数据的采集系统。能够实现多路SLD光源的光功率测量和自动采集；由于可以测量多只SLD光源的数据，从而提高了SLD光源的筛选效率。
本发明具体实施方式是通过以下技术方案实现的：
一种SLD光源多路性能数据的采集系统，所述系统包括多路光源驱动模块、功率采集调理模块和控制选通模块，其中：
所述多路光源驱动模块用于向多只SLD光源提供驱动电流和温控电流；所述功率采集调理模块在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的出纤功率依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理。
所述控制选通模块包括：多路模拟开关和单片机控制模块，
所述多路模拟开关在所述单片机控制模块的控制下，将所述功率采集调理模块传送来的各SLD光源的出纤功率依次选通的传送到所述单片机控制模块中。
所述系统还包括：
内部温度采集调理模块，用于监测所述多路SLD光源的内部温度，并在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的内部温度依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理。
所述系统还包括：
驱动电流采集调理模块，用于采集所述多路SLD光源的驱动电流，并在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的驱动电流依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理。
所述系统还包括：
温控电流采集调理模块，用于采集所述多路SLD光源的温控电流，并在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的温控电流依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理。
所述内部温度采集调理模块通过测量SLD光源内部热敏电阻的阻值，并根据热敏电阻与温度的对应关系来获得所述SLD光源的内部温度值。
所述系统还包括终端处理模块，其中：
所述控制选通模块通过接口电路与所述终端处理模块连接；
由所述控制选通模块将接收到的多路数据传送到所述终端处理模块，并由所述终端处理模块对所接收到的多路数据进行相应的分析处理。
所述的终端处理模块包括：计算机或具有CPU处理单元的功能实体。
由上述所提供的技术方案可以看出，本发明的系统包括有多路光源驱动模块、功率采集调理模块和控制选通模块，其中多路光源驱动模块用于向多只SLD光源提供驱动电流和温控电流；而所述功率采集调理模块在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的出纤功率依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理。这样就可以实现对多路SLD光源的出纤光功率的测量和采集，提高了SLD光源的筛选效率。
附图说明
图1为本发明实施例所提供系统的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供驱动电路的电路原理图；
图3为本发明实施例所提供温控电路的电路原理图；
图4为本发明实施例所提供热敏电阻测量方案的电路原理图；
图5为本发明实施例所提供驱动电流和温控电流的采集电路原理示意图；
图6为本发明实施例的采集系统的实现结构示意图。
具体实施方式
本发明实施方式提供了一种SLD光源多路性能数据的采集系统。通过设计一种专用检测方案，将多路光源的光信号转换为电信号，并通过控制选通模块的控制切换来实现对多路SLD光源光功率的测量和自动采集；同时本检测方案还设计了同时采集驱动电流、温控电流和内部温度的检测模块，这样就可以同时测量多只SLD光源的出纤功率、内部温度、驱动电流以及温控电流，进一步提高了SLD光源筛选的效率和监测效果。
为更好的描述本发明实施方式，现结合附图对本发明的具体实施方式进行说明，如图1所示为本发明实施例所提供系统的结构示意图，图中包括：多路光源驱动模块、功率采集调理模块和控制选通模块，其中所述多路光源驱动模块用于向多只SLD光源提供驱动电流和温控电流；所述功率采集调理模块在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的出纤功率依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理。
以上所述的多路光源驱动模块可以分为驱动电路及温控电路两部分，其中驱动电路可以由恒流源电路来提供，该恒流源由恒压源所构成。其电路原理图如图2所示，图中：电流I＝V/R，V为取样电阻两端的电压差；R为取样电阻。另外，在上述驱动电路部分还可以加入数字式电位计，利用该数字式电位计的数字输出对该驱动电路的输出进行控制，从而对驱动电流的大小进行调节。
由于SLD光源采用组件方式，温度传感器和帕尔特半导体制冷器及热沉都封装于一个组件之中，故可以采用桥式电路来实现温度信号的提取和转换。如图3所示为温控电路的电路原理图，图中：Rt为温度传感器，即热敏电阻；P表示帕尔特半导体制冷器，该器件既可制冷也可加热。当电流I1由正极流向负极时，起制冷作用；当电流I1由负极流向正极时，起加热作用，其中I1的大小与制冷量成正比。上述的驱动电路和温控电路可以进行集成设计，这样就可以实现向多只SLD光源提供驱动电流和温控电流。
以上所述的控制选通模块中可以包括多路模拟开关和单片机控制模块，其中，所述的多路模拟开关在所述单片机控制模块的控制下，将所述功率采集调理模块传送来的各SLD光源的出纤功率依次选通的传送到所述单片机控制模块中。
举例来说，可以将多只SLD光源的尾纤分别与InGaAsPIN光电二极管的输入端连接，将光信号转化为多路电流信号IPD；然后通过功率采集调理模块将电流信号转换成合适的模拟电压信号。这里，由于电流信号十分微弱，易受噪声干扰，为提高测量精度，需要将微弱信号放大。同时由于筛选过程中SLD光源输出光功率动态范围较大，单纯采用线性运算放大结果不能满足光功率测量的动态范围。为此为了满足SLD光功率测量范围的同时尽可能的提高测量精度，该功率采集调理模块可以采用对数运算放大的方式，选用专门用于高精度光功率测量的精密对数运算放大器来实现设计，其输入输出关系如下式所示：
VLOG＝VYlog10(IPD/IZ)
上式中：VY是对数斜率，一般可取值为200mV/decade；IZ是阈值电流，一般可取值为100pA。输入的光电流IPD经过对数运算放大后转换为电压信号
VLOG输出。
上述对数运算放大方案的采用可以使得系统光功率采集的动态测量范围与精度同时兼顾，满足了设计需要。
通过上述技术方案的实施，就可以实现对多路SLD光源出纤光功率的测量和采集，提高了SLD光源的筛选效率。
另外，在上述系统中还可包括内部温度采集调理模块，所述内部温度采集调理模块用于监测所述多路SLD光源的内部温度，并在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的内部温度依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理。
具体来说，上述内部温度采集调理模块可以通过测量SLD光源内部热敏电阻的阻值，并根据热敏电阻与温度的对应关系来获得所述SLD光源的内部温度值。举例来说，由于SLD光源自身内部集成有热敏电阻，结合SLD光源结构特点，通过光源内部热敏电阻阻值的测量就可以实现光源内部温度监测。
上述热敏电阻阻值的测量可以采用分压法来进行，具体的测量方案电路原理图如图4所示，图中考虑到热敏电阻长时间通电后由于自身发热会造成自身阻值的变化，还设计了多路依次选通测量的方式来减少单只热敏电阻连续通电的时间，这样就减少了自身发热所造成的误差影响。经过上述测量的热敏电阻阻值最终再通过热敏电阻R-T关系曲线，就可以反推得到内部温度值。
上述内部温度采集调理模块的输出端可以接入多路模拟开关的某个输入端。在收到单片机的选通指令后开始温度采集，同样由单片机提供控制信号，分时选通多只热敏电阻，然后采集其电阻分压值送入单片机；由单片机来完成热敏电阻值反推到温度值的转换运算工作。
另外，上述系统中还可包括驱动电流采集调理模块和温控电流采集调理模块，所述驱动电流采集调理模块用于采集所述多路SLD光源的驱动电流；而所述温控电流采集调理模块用于采集所述多路SLD光源的温控电流。上述采集到的驱动电流和温控电流在控制选通模块的控制下，依次选通的传送到该控制选通模块中，再由所述控制选通模块进行后继的处理。
举例来说，驱动电流和温控电流的可以通过如下方式来采集：在每块恒流源驱动电路和温控电路的输出端分别连接一个精密的采样电阻，然后将电流信号转换为电压信号。在上述采样电阻的两端分别连接仪表放大器的两个输入端，通过调节滑动变阻器的大小，就可以改变仪表放大器的增益，从而将电压信号放大到合适的参考电压范围内。由于选用仪表放大器的输入阻抗高达吉欧级，可以近似认为输入阻抗为无穷大，因此应用其对电流的测量，几乎不会影响前级电路。如图5所示为驱动电流和温控电流的采集电路原理示意图，上述的仪表放大器的输出端可以依次接入多路模拟开关的输入端，并通过单片机的指令依次选通的将采集到的数据送入单片机中进行处理。
另外，在以上的系统中，还可以包括终端处理模块，其中所述控制选通模块通过接口电路与所述终端处理模块连接；由所述控制选通模块将接收到的多路数据传送到所述终端处理模块，并由所述终端处理模块对所接收到的多路数据进行相应的分析处理；上述终端处理模块可以是计算机，也可以是具有CPU处理单元的功能实体。
如图6所示为本发明采集系统的具体实例，图中包括多路光源驱动模块、驱动电流采集调理模块、温控电流采集调理模块、内部温度采集调理模块、功率采集调理模块、多路模拟开关、单片机控制模块、接口电路以及计算机处理设备。
其中，驱动电流采集调理模块采集驱动电流；温控电流采集调理模块采集温控电流；内部温度采集调理模块监测SLD光源的内部温度；功率采集调理模块采集SLD光源的出纤功率；上述各模块所采集到的数据都通过多路模拟开关，在所述单片机控制模块的控制下依次选通的传送到该单片机控制模块中；然后再由该单片机控制模块将接收到的多路数据传送到所述计算机处理设备中，并由该计算机处理设备对这多路数据进行相应的分析处理。
上述的单片机控制模块是该采集系统的核心部件，在具体实现过程中，可以采用高速混合ISP FLASH微控制器C8051F芯片作为核心组成的电路，该芯片的具有高速微控制器内核、大容量存储器空间、多引脚数字外设接口等特点。
另外，由于上述芯片还自带两个16位A/D转换器和一个8端口的10位A/D转换器，因此不需要外扩设备，从而可以简化电路设计；另外，上述芯片还可以利用串行端口与上位机进行通讯，并利用通用I/O引脚来控制多路模拟开关依次选通采集信号的传送。
综上所述，本发明具体实施方式可以实现对多路SLD光源出纤功率的测量和采集，提高了SLD光源的筛选效率；同时由于采用模块化的设计方式，可以根据实际应用需要及成本考虑对测量的路数进行设计选择，由于其造价低、工作可靠、使用方便，从而有着广泛的应用前景。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种SLD光源多路性能数据的采集系统，其特征在于，所述系统包括多路光源驱动模块、功率采集调理模块和控制选通模块，其中：
所述多路光源驱动模块用于向多只SLD光源提供驱动电流和温控电流；所述功率采集调理模块在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的出纤功率依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理；
所述系统还包括：
内部温度采集调理模块，用于监测所述多路SLD光源的内部温度，并在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的内部温度依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理；
驱动电流采集调理模块，用于采集所述多路SLD光源的驱动电流，并在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的驱动电流依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理；
温控电流采集调理模块，用于采集所述多路SLD光源的温控电流，并在所述控制选通模块的控制下，将采集到的所述多只SLD光源的温控电流依次选通传送到所述控制选通模块中，由所述控制选通模块进行后继的处理。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制选通模块包括：多路模拟开关和单片机控制模块，
所述多路模拟开关在所述单片机控制模块的控制下，将所述功率采集调理模块传送来的各SLD光源的出纤功率依次选通地传送到所述单片机控制模块中。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述内部温度采集调理模块通过测量SLD光源内部热敏电阻的阻值，并根据热敏电阻与温度的对应关系来获得所述SLD光源的内部温度值。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括终端处理模块，其中：
所述控制选通模块通过接口电路与所述终端处理模块连接；
由所述控制选通模块将接收到的多路数据传送到所述终端处理模块，并由所述终端处理模块对所接收到的多路数据进行相应的分析处理。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述的终端处理模块为具有CPU处理单元的功能实体。
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