CN102829960A - 模块化多功能光纤测试仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种模块化多功能光纤测试仪，其主要由主控模块、功率计模块、光源模块和衰减模块组成。主控模块的输出端连接光源模块和衰减模块，主控模块的输入端连接功率计模块和光源模块。待测光纤的输入端连接在电可调衰减器的输出端上，待测光纤的输出端则与功率计探头的输入端连接。本发明将多个测试设备的功能合成一体，提高测试设备性价比与利用率，减少测试环境的空间。
Description
技术领域
本发明涉及光通信领域，具体涉及一种模块化多功能光纤测试仪。
背景技术
光纤跟普通的网线一样，也会有信号衰减的情况。网线主要是因为距离的原因导致信号的衰减，而对于光纤来说，则主要是不恰当的使用所造成的。光纤如果被拉伸或者弯曲的太厉害，就有可能会引起纤芯裂开，会有小裂缝,光线会进行散射，导致信号衰减。另外如果光纤弯曲的角度太大，则就会改变光纤接触到纤芯-覆层交界处的入射角，这就会使得入射角小于全反射角的临界角，在弯曲处某些光信号是不能够被反射的，而是折射进入到了覆盖层直接损失掉了。因此，为了尽可能地减小光纤的衰减，需要在安装前后对光纤进行测试。
目前，光纤测试行业都使用多个独立的测试设备来组建测试环境，比如光功率计、光源、光衰减器等测试设备。测试时，将光源设备的输出端与光衰减器设备的输入端相连，待测光纤连接在光衰减器设备的输出端上，光功率计设备与待测光纤相连。然而，通过多个独立的测试设备所搭建的测试环境，由于每个独立的测试设备自带的控制芯片自成一个系统，相互独立且相互之间难以实现精确同步地协同工作，因此在实际测量时，需要通过人工计算的方式来完成待测光纤的测试。即通过光源设备显示的光功率值减去光衰减器设备显示的光衰减值计算出输入待测光纤的理想光功率值，然后再将该理想光功率值与光功率计设备显示的实测光功率值进行比较，由此来判断光纤安装是否成功。可见传统光纤测试需要大量依赖于人工计算和判断，自动化程度较差，这不仅影响结果的准确性（如因人为计算误差或因光源的稳定度发生变化所导致的读数误差等），且加大了测试人员的工作量。另外，多个独立的测试设备各自独立分散，需要多个独立的机箱、电源、多个独立的控制芯片和多个独立控制电路等等，这些相同部件的无谓重复，既使得所搭建测试环境的效率降低而成本增加，也让其占用空间变大而不便于携带和野外使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种模块化多功能光纤测试仪，该测试仪将多个测试设备的功能合成一体，提高测试设备性价比与利用率，减少测试环境的空间。
为解决上述问题，本发明所设计的一种模块化多功能光纤测试仪，其主要由主控模块、功率计模块、光源模块和衰减模块组成。其中：
主控模块包括控制单元、显示单元、按键单元、功率计模数转换单元、光源模数转换单元、光源数模转换单元、衰减数模转换单元和电平驱动单元。控制单元的4个输出端分别连接显示单元、光源数模转换单元、衰减数模转换单元和电平驱动单元；控制单元的3个输入端分别连接功率计模数转换单元、光源模数转换单元和按键单元。电平驱动单元的输出端分别连接功率计选通单元、光源选通单元和衰减选通单元的控制端。
功率计模块包括功率计选通单元、对数放大单元和功率计探头；功率计探头输出端连接对数放大单元的输入端，对数放大单元的输出端经选通单元与功率计模数转换单元的输入端连接。
光源模块包括光源选通单元、光源调理单元和激光器；光源数模转换单元的输出端经光源选通单元与光源调理单元的输入端连接，光源调理单元的输出端连接激光器的输入端；激光器的反馈端依次经由光源调理单元和光源选通单元与光源模数转换单元的输入端连接。
衰减模块包括衰减选通单元、衰减调理单元和电可调衰减器；衰减数模转换单元的输出端经衰减选通单元与衰减调理单元的输入端连接，衰减调理单元的输出端连接电可调衰减器的输入端。
光源模块的激光器输出端通过光纤与衰减模块的电可调衰减器输入端连接。
上述方案中，所述控制单元最好还经过现场可编程门阵列与功率计模数转换单元、光源模数转换单元、光源数模转换单元和衰减数模转换单元相连。
上述方案中，所述控制单元最好为ARM处理器。
上述方案中，所述控制单元最好还与上位机相连。
与现有技术相比，本发明将多个光通信测试设备模块化，并集成到一个设备中，完成各个功能模块之间的协同控制；采用虚拟仪器技术，利用高性能的模块化硬件，结合高效灵活的软件来完成光纤测试的应用；既实现了光纤测试的全自动化、提高了测试结果的准确性降低了安装工人的工作量，又提升了设备的效率、降低了设备成本、提高了设备的性价比；还极大的简化设备的构成、减少了空间的占用率，使设备更适于携带和使用。
附图说明
图1为一种模块化多功能光纤测试仪的原理框图。
具体实施方式
参见图1，一种模块化多功能光纤测试仪，主要由主控模块、功率计模块、光源模块和衰减模块组成。主控模块包括控制单元、显示单元、按键单元、功率计模数转换单元、光源模数转换单元、光源数模转换单元、衰减数模转换单元和电平驱动单元。控制单元的4个输出端分别连接显示单元、光源数模转换单元、衰减数模转换单元和电平驱动单元。控制单元的3个输入端分别连接功率计模数转换单元、光源模数转换单元和按键单元。电平驱动单元的输出端分别连接功率计选通单元、光源选通单元和衰减选通单元的控制端。功率计模块包括功率计选通单元、对数放大单元和功率计探头。功率计探头输出端连接对数放大单元的输入端，对数放大单元的输出端经选通单元与功率计模数转换单元的输入端连接。光源模块包括光源选通单元、光源调理单元和激光器。光源数模转换单元的输出端经光源选通单元与光源调理单元的输入端连接，光源调理单元的输出端连接激光器的输入端。激光器的反馈端依次经由光源调理单元和光源选通单元与光源模数转换单元的输入端连接。衰减模块包括衰减选通单元、衰减调理单元和电可调衰减器。衰减数模转换单元的输出端经衰减选通单元与衰减调理单元的输入端连接，衰减调理单元的输出端连接电可调衰减器的输入端。上述各个单元之间的连接全部采用导线电连接，仅光源模块的激光器输出端通过光纤与衰减模块的电可调衰减器输入端连接。电可调衰减器的输出端即为本发明模块化多功能光纤测试仪的输出端，功率计探头的输入端即为本发明模块化多功能光纤测试仪的输入端。
在本发明中，所述控制单元可以选用常用的单片机，如STC或51系列单片机等，考虑到ARM处理器具有性能高、成本低、能耗省和适于嵌入式控制的特点，在本发明优选实施例中，所述控制单元选用ARM处理器。为了实现功率计模数转换单元、光源模数转换单元、光源数模转换单元和衰减数模转换单元之间的通道控制，在本发明优选实施例中，所述控制单元经过现场可编程门阵列（FPGA）与功率计模数转换单元、光源模数转换单元、光源数模转换单元和衰减数模转换单元相连。
在进行光纤测试是，将待测光纤的输入端连接在电可调衰减器的输出端上，待测光纤的输出端则与功率计探头的输入端连接。主控模块利用时钟同步技术将各个模块进行时间上的同步，并对各个模块进行控制与调配，从而实现对整个系统进行控制。FPGA完成高速模数转换和数模转换的通道控制及数据缓存。整个测试流程如下所示：
1）系统上电初始化。
2）主控模块读取用户通过按键单元输入的设置值；此设置值为用户的测试内容，包含光源功率输出值、衰减器衰减量以及测试选项。
3）主控模块将光源功率输出值和衰减器衰减量传送给FPGA的缓冲区。
4）主控模块通知FPGA测试开始，并通过电平驱动单元输出DO数字信号选通光源模块。FPGA开始输出光源功率值的D/A转换，将设定的光源功率输出值经过光源数模转换单元送至光源模块。光源调理单元中的电压锁存器将D/A转换的数据电压锁存起来，并通过光源调理单元中的APC、ATC控制电路单元控制激光器发出激光。光源模块的工作过程中，激光器的反馈端还将激光器实时输出功率通过光源模数转换单元返回至主控模块，并通过显示模块进行显示。
5）主控模块通过电平驱动单元输出DO数字信号选通衰减器模块，并通知FPGA开始输出衰减器衰减量的D/A转换，将设定的衰减值经过衰减数模转换单元送至衰减模块。衰减模块中的衰减调理模块的电压锁存器同样将D/A转换的数据电压锁存起来，来控制电可调衰减器的衰减量。
6）主控模块通过电平驱动单元输出DO数字信号选通光功率计模块，光功率模块中功率计探头将光信号转化成光电流，再通过对数放大单元得到相应的电压信号，此电压信号送至功率计模数转换单元进行数据采样，主控模块读取A/D采样数据，并且进行数据处理得到相应的功率值。
7）测试结果运算，主控模块根据用户输入的测试选项，进行相应的数据运算达到其测试结果显示在显示单元上。
本发明不仅限于上述实施例，为了实现更为丰富的测试功能，所述主控模块还可以与其他光纤测试功能模块如回损模块相连。而为了实现对模块化多功能光纤测试仪更为丰富的控制，所述控制单元还可与上位机相连。
Claims (4)
1.模块化多功能光纤测试仪，其特征在于：主要由主控模块、功率计模块、光源模块和衰减模块组成；其中
主控模块包括控制单元、显示单元、按键单元、功率计模数转换单元、光源模数转换单元、光源数模转换单元、衰减数模转换单元和电平驱动单元；控制单元的4个输出端分别连接显示单元、光源数模转换单元、衰减数模转换单元和电平驱动单元；控制单元的3个输入端分别连接功率计模数转换单元、光源模数转换单元和按键单元；
电平驱动单元的输出端分别连接功率计选通单元、光源选通单元和衰减选通单元的控制端；
功率计模块包括功率计选通单元、对数放大单元和功率计探头；功率计探头输出端连接对数放大单元的输入端，对数放大单元的输出端经选通单元与功率计模数转换单元的输入端连接；
光源模块包括光源选通单元、光源调理单元和激光器；光源数模转换单元的输出端经光源选通单元与光源调理单元的输入端连接，光源调理单元的输出端连接激光器的输入端；激光器的反馈端依次经由光源调理单元和光源选通单元与光源模数转换单元的输入端连接；
衰减模块包括衰减选通单元、衰减调理单元和电可调衰减器；衰减数模转换单元的输出端经衰减选通单元与衰减调理单元的输入端连接，衰减调理单元的输出端连接电可调衰减器的输入端；
光源模块的激光器输出端通过光纤与衰减模块的电可调衰减器输入端连接。
2.根据权利要求1所述的模块化多功能光纤测试仪，其特征在于：所述控制单元经过现场可编程门阵列与功率计模数转换单元、光源模数转换单元、光源数模转换单元和衰减数模转换单元相连。
3.根据权利要求1所述的模块化多功能光纤测试仪，其特征在于：所述控制单元为ARM处理器。
4.根据权利要求1所述的模块化多功能光纤测试仪，其特征在于：所述控制单元还可与上位机相连。
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