CN103376156A

CN103376156A - 带软件的光功率采集系统

Info

Publication number: CN103376156A
Application number: CN2012101174497A
Authority: CN
Inventors: 肖晓飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2012-04-20
Publication date: 2013-10-30

Abstract

本发明属于光功率测量技术领域，尤其涉及光纤信号测量。本发明解决了手持式光功率计无法实现自动高速采集的缺陷。它含有：下位机系统和上位机软件两大部分。下位机系统将需要测量的光信号耦合进系统，对光功率进行测量；本发明提供上位机软件系统，通过上位机和下位机之间的通讯，实现对光功率全自动高速采集，实时显示并且可以进行数据处理的功能。下位机可以单独工作。本发明可以测量不同形式的光信号，包括太阳光。该系统结构紧凑，测量准确，性价比高，并且易于操作。

Description

带软件的光功率采集系统

技术领域：

本发明属于光功率测量技术领域，尤其涉及光纤信号测量。

背景技术：

当前，随着科技的飞速发展，科研中需要进行的测量和测试的参数急剧增加，因此需要各类测试测量仪器。然而，由于科研要求的提高，导致旧的仪器很难或者根本不能满足现代科研要求达到的测量参数以及达到的指标，必须采购新的仪器设备，这势必会增加科研中在硬件设备上的投入。这是传统仪器设备不可避免的缺陷。

当前信号测量技术已普遍用于对多种物理量测量。在光功率测量领域，一般常用的测量方法是利用光电或光热转换器件，应用光热效应或光电效应，将光信号转换成更加易于测量的电信号或热信号。这类装置主要由光电或光热转换器件、信号放大电路，信号处理单元、显示单元组成。成熟的设备为手持式的光功率计。

对光功率的测量是研究光纤性能的基本手段。然而，现有手持式的光功率计无法满足当今的科研要求，比如数据高速自动采集、数据存储、实时显示波形曲线等等。

基于上述原因，我设计了一种对光功率全自动高速采集，实时显示并且可以进行数据处理的测量系统，解决了现有手持式光功率计的不足，并且价格低廉。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种带有软件系统，可以实现对光功率全自动高速采集，实时显示并且可以进行数据处理的测量系统，从而可以有效解决上述现有手持式光功率计的缺点，并且可以测量其他形式的光功率，只需将待测光功率耦合进入系统。其他形式的光包括太阳光，这样可以实时检测太阳光光功率，为配套设备提供光功率参考或者提供光功率信息的反馈。

本发明的特征在于，它含有：下位机系统I和上位机软件两大部分，其中：

(1).下位机系统I，其基本特征在于，含有：

A：光纤活动连接器1，实现光纤之间的连接，将光信号耦合进下位机系统中；

B：光电探测器2，探测进入下位机系统的光功率信号，并将光信号转换为电信号；

C：放大和滤波电路3，对所述光电探测器发出的电信号进行放大和滤波，得到模拟电信号；

D：A/D转换电路4，将上述模拟形式的电信号转换为数字电信号；

E：CPU单元5，完成数字信号的采集功能、处理功能、打包输出功能、控制功能和人机界面功能；

F：串口接口电路6，实现下位机与上位机的通讯功能；

G：显示模块7，实现在下位机单独工作时，数据实时显示的的功能；

H：控制模块8，用以控制采样的频率、CPU参数设置、设置串口参数、设置显示参数等功能；

(2).上位机软件，其基本特征在于：编写了一套软件，通过USB转串口线将下位机和PC连接。该软件实现了配置串口、启动数据采集、暂停采集、数据查错、暂停时清除现有数据、存取数据、声音报警、紧急退出、退出等功能。上位机软件界面如图6所示。

本发明的特征还在于：

A.所述的下位机系统I还可以测量其他形式的光功率，只需通过耦合器件(例如典型的聚焦透镜组作为9)将待测光功率耦合进入系统；

B.如果遇到光功率使得光电探测器2达到饱和，可以在光路中加入衰减器10(或11)，衰减器10(或11)的位置可以在光电探测器2前的适当位置；

C.所述的显示模块7和控制模块8既可以通过独立的器件实现，也可以通过在上位机II上实现，具体的可以通过下位机I将需要显示信息传送给上位机，并在上位机II上实现显示；上位机II将控制信号传给下位机I，实现控制下位机I的功能；

D.所述的串口接口电路6，可以由其他接口电路代替，实现下位机I与上位机II之间的通信。

本发明提供了一种光功率计测量系统，可实现对数据的高速自动采集、数据存储、实时显示波形曲线，并且具有一定的智能采集功能。该系统结构紧凑，测量准确，性价比高，并且易于操作。

附图说明：

下面结合附图对本发明进行详细的说明。

图1本发明所述下位机系统实施例之一

图2本发明所述下位机系统实施例之二

图3本发明所述下位机系统实施例之三

图4本发明所述下位机系统实施例之四

图5本发明所述光功率计示意图

图6本发明所述上位机界面

图7本发明所测数据与实际功率关系

具体实施方式：

下面参照着附图，对本发明进一步的说明。

实施例一：

如图1所示，用光纤活动连接器1将光纤中的光信号耦合进下位机系统中；光电检测器2将进入系统的光功率信号转换为带有噪声的模拟电信号，电信号的强弱随光功率的大小相应变化；放大和滤波电路3，对光电探测器2发出的噪声电信号进行放大和滤波，得到模拟电信号；A/D转换电路4，将上述模拟形式的电信号转换为数字电信号；CPU单元5，对接收到的数字信号进行采集和处理功能，将处理后的信息进行打包输出传送给串口接口电路6和显示模块7，对采样频率进行控制，并实现人机界面功能；串口接口电路6，实现下位机与上位机的通讯功能；显示模块7，在下位机单独工作时，实现数据实时显示的功能；控制模块8，用以控制采样的频率、设置CPU单元5参数、设置串口参数、设置显示参数等功能；如图5所示，下位机系统I与PC机II之间通过通讯连接线连接，实现信息通讯，上位机软件实现了配置串口、启动数据采集、暂停采集、数据查错、暂停时清除现有数据、存取数据、声音报警、紧急退出、退出等功能。

本发明的原理如下：

由于使用了光电探测器的线性工作区，得到的数据关系应该是线性的。但光功率检测中存在噪声，导致理论值与实际测量值之间存在误差。最大的问题是光电转换器存在暗电流，从而导致了噪声的存在，若输入光功率转换后的电流值远大于噪声电流，在对电流进行采样及A/D转换时，噪声电流的影响很小，可以忽略不计；否则，噪声电流的影响就比较明显，不能忽略。表现出来的结果就是跳变。

在该发明中，采取了硬件滤波和软件处理的方式。

从图7中可以看出本发明所测数据与实际功率相吻合。

实施例二：

如图2和图5所示，图2和图1所示的基本结构相同，图2中2-8共七个元件与图1相同，不再重复。为了测量其他形式的光功率，元件9的作用正是将待测光功率耦合进入系统。图2中所示选取了典型的聚焦透镜组作为9元件的特例进行说明。这样可以将宽光束耦合进下位机系统中。宽光束包括太阳光，这样可以实时检测太阳光光功率，为配套设备提供光功率参考或者提供光功率信息的反馈。

实施例三：

如图3和图5所示，图3和图1所示的基本结构相同，图3中1-8共八个元件与图1相同，不再重复。为了防止光功率过强，使得光电探测器达到饱和，元件11的作用是将待测光功率衰减后进入到达光电探测器。图3中所示选取了衰减器放置在光纤活动连接器1与光电检测器2之间的位置进行特例说明，也可以将衰减器放置在其他适当位置，只要使得到达光电检测器2的光功率不会引起光电检测器2饱和即可。

实施例四：

如图4和图5所示，图4和图2所示的基本结构相同，图4中2-9共八个元件与图1相同，不再重复。为了防止光功率过强，使得光电探测器达到饱和，元件10的作用是将待测光功率衰减后进入到达光电探测器。图4中所示选取了衰减器放置在元件9与光电检测器2之间的位置进行特例说明，也可以将衰减器放置在其他适当位置，只要使得到达光电检测器2的光功率不会引起光电检测器2饱和即可。

本发明所述的显示模块7和控制模块8既可以通过独立的器件实现，也可以通过在上位机II上实现，具体的可以通过下位机I将需要显示信息传送给上位机，并在上位机II上实现显示；上位机II将控制信号传给下位机I，实现控制下位机I的功能。所述的串口接口电路6，可以由其他接口电路代替，实现下位机I与上位机II之间的通信。上位机软件按照界面(如图6所示)提示操作即可。

同时，本发明可以测量其他形式的光功率，只需将待测光功率耦合进入系统。其他形式的光包括太阳光，这样可以实时检测太阳光光功率，为配套设备提供光功率参考或者提供光功率信息的反馈。

Claims

1.带软件的光功率采集系统，其特征在于，它含有：下位机系统I和上位机软件两大部分，其中：

(1).下位机系统I，其基本特征在于，含有：

F：串口接口电路6，实现下位机与上位机的通讯功能；

2.根据权利要求1所述的带软件的光功率采集系统，其特征在于：所述的下位机系统I还可以测量其他形式的光功率，只需通过耦合器件(例如典型的聚焦透镜组作为9)将待测光功率耦合进入系统。

3.根据权利要求1所述的带软件的光功率采集系统，其特征在于：如果遇到光功率使得光电探测器2达到饱和，可以在光路中加入衰减器10(或11)，衰减器10(或11)的位置可以在光电探测器2前的适当位置。

4.根据权利要求1所述的带软件的光功率采集系统，其特征在于：所述的显示模块7和控制模块8既可以通过独立的器件实现，也可以通过在上位机II上实现，具体的可以通过下位机I将需要显示信息传送给上位机，并在上位机II上实现显示；上位机II将控制信号传给下位机I，实现控制下位机I的功能。

5.根据权利要求1所述的带软件的光功率采集系统，其特征在于：所述的串口接口电路6，可以由其他接口电路代替，实现下位机I与上位机II之间的通信。