CN109067455B - 光纤收发器扭动损耗检测装置及方法 - Google Patents

光纤收发器扭动损耗检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光纤收发器扭动损耗检测装置及方法。本发明中的光纤收发器扭动损耗检测装置由PC机、MCU、光功率计模块、连续光源发射模块、电机驱动模块、步进电机和测试夹具组成。光纤收发器扭动损耗检测装置测试连接过程由负载与被检光纤收发器相连。本发明结合不同的扭动情况提出了两种测试方法——方法A和方法B用于规范检测光纤收发器发射端和接收端的扭动损耗，提高了光纤收发器扭动损耗检测的准确性，简便了检测与过程，确保了光纤通讯的可靠性。

Description

光纤收发器扭动损耗检测装置及方法
技术领域
本发明涉及一种光纤收发器检测装置及方法，尤其是涉及了一种不同扭动情况下光纤收发器损耗的检测装置及方法。
背景技术
随着人类对信息需求的不断增加，以光作为信息载体进行信息传输的方式正在大力发展。同时，人们为了提高测量精度和分辨率，正在不断地设计使用着各种光学仪器。不管是哪种应用方式，自高琨提出光纤以来，光纤成为光信号传输的主要介质。它不仅可以保证内部光信号不受外界干扰，而且它的损耗小，价格也很便宜，应用十分广泛。
光纤收发器是一种将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元。光纤收发器作为保证两根光纤准确对接的器件，在整个光学装置中起到至关重要的作用，是光纤通信、光纤传感等通讯和测量领域的重要组成部分。产品一般应用在以太网电缆无法覆盖、必须使用光纤来延长传输距离的实际网络环境中，且通常定位于宽带城域网的接入层应用，如：监控安全工程的高清视频图像传输；同时在帮助把光纤最后一公里线路连接到城域网和更外层的网络上也发挥了巨大的作用。
光纤收发器上的插座易受光纤线缆影响的问题已经被发现。当偏载力施加到配对线缆连接器组件时，线缆引起的应力会导致透射光功率的变化。扭动损耗是衡量光纤连接器质量优劣的重要指标之一，它是连接器在进行光学连接时由于光纤线缆弯曲、拉扯所造成传输的光信号功率损失量大小的描述。为确保光纤通讯的高效准确，应定期对光纤收发器的扭动损耗进行检测，使其相关参数能溯源至国家计量基准或社会公用计量标准。
而目前我国尚无关于光纤收发器扭动损耗的检测装置或装置，各技术机构计量、检测、测试无统一的计量标准和方法，如何用规范的方法准确测试光纤收发器受光纤线缆影响所造成的扭动损耗是生产者和使用者都十分关心的问题。因此，亟需能够对光纤收发器在不同扭动情况下的扭动损耗进行检测的装置以及一套完整的检测装置及方法。
发明内容
针对背景技术所述的现状，本发明的目的在于提供一种光纤收发器扭动损耗检测装置，来对光纤收发器上的插座实施检测，以确保这种光学连接（线缆和插座）可以在规格范围内继续运作。
本发明对光纤收发器扭动损耗的技术指标进行分析，确定了整体的设计方案，并对检测装置的机械结构、硬件电路和上位机软件进行了设计。光纤收发器扭动损耗检测装置，包括PC机、MCU、光功率计模块、连续光源发射模块、电机驱动模块、步进电机和测试夹具。
所述的PC机通过串口与所述的MCU通讯；所述的光功率计模块利用PIN光电二极管作为半导体光电检测器，其测量光功率利用的就是光功率P与PIN光电二极管生成电流I之间存在的关系：，R表示光电检测器的响应度；所述的连续光源发射模块设计了双向泵浦环形腔光源结构，根据光路结构功能需求，进行温控电路、监测保护电路、恒流驱动电路的设计，并设计实现相应控制监控程序；所述的电机驱动模块通过脉冲宽度调制控制所述的控制平台中步进电机的旋转方向、速度和步进增量；
所述测试夹具安装在旋转主轴上，左端连接被检光纤收发器。专门设计了测试专用光纤，用于模拟扭动损耗机制。测试专用光纤连接到被测收发器，连接处施加一个负载，以模拟现场工作连接。测试专用光纤的另一端连接到光纤收发器扭动损耗检测装置，记录发送功率的变化。测试夹具的右端连接一个步进电机，步进电机操纵被测收发器的旋转方向、速度和步进增量。步进电机连接到光纤收发器扭动损耗检测装置，由其电机驱动模块控制。光纤收发器扭动损耗检测装置连接到计算机，通过串口通讯进行控制和记录数据。被检收发器包含多个端口，任何给定的时间只有一个模拟测试专用光纤连接到设备，只有一个端口被分析。
一种基于上述装置检测被检光纤收发器不同端口的安装方法：
所述的光纤收发器扭动损耗检测装置检测被检光纤收发器发射端，步进电机控制被检光纤收发器进行旋转，PC机向被检光纤收发器发出电信号，被检光纤收发器将电信号转化为光信号传输到光纤收发器扭动损耗检测装置的光功率计模块，扭动损耗测量结果通过MCU传输到上位机。
所述的光纤收发器扭动损耗检测装置检测被检光纤收发器接收端，步进电机控制被检光纤收发器定位至固定角度，MCU通过连续光源发射模块向被检光纤收发器发送光信号，被检光纤收发器将光信号转化为电信号传输至PC机，PC机检测信号有无。
一种基于上述装置的检测方法：在不同的扭动情况下包括方法A和方法B，其特征在于，
1）方法A
所述的方法A检测被检光纤收发器发射端步骤如下：
S1：按照上述方法测试连接装置；
S2：不施加任何载荷，不旋转夹具，测量及记录安装在夹具中的被测收发器的光功率值P 1；
S3：将设定负载施加于测试专用光纤，控制电机所附的被测收发器以4r/min的速度完成360°顺时针旋转，每转动2.5°采样一次（采样速率9.6Sa/s），记录光功率峰峰值P 2；再以4r/min的速度完成360°逆时针旋转，每转动2.5°采样一次（采样速率9.6Sa/s），记录光功率峰峰值P 3；
S4：如果最大扭动损耗 和/>都小于1.5dB，则被检光纤收发器通过测试；如果最大扭动损耗L 1或L 2大于1.5dB，则被检光纤收发器未通过测试。
所述的方法A检测被检光纤收发器接收端步骤如下：
S1：按照上述方法安装装置；
S2：连续光源发射模块向被检光纤收发器输出光源，调整输出光功率以找到PC机检测到信号缺失，记录阈值；
S3：调整连续光源发射模块增加输出光功率1.5dB；
S4：将设定负载施加于模拟测试专用光纤，控制电机所附的被测收发器以4r/min的速度完成360°顺时针旋转，PC机检测信号有无；再以4r/min的速度完成360°逆时针旋转，PC机检测信号有无；
S5：如果检测到信号缺失，则被检光纤收发器未通过测试；如果检测到信号缺失，则被检光纤收发器未通过测试。
所述的方法B检测被检光纤收发器发射端步骤如下：
S1：按照上述方法安装装置；
S2：不施加任何载荷，不旋转夹具，测量及记录安装在夹具中的被测收发器的功率功率值P 1；
S3：将设定负载施加于模拟测试专用光纤，控制电机所附的被测收发器以四个角度方向（0°，90°，180°，270°）定位完成后，测量及记录功率值P n；
S4：如果最大扭动损耗 都小于1.5dB，则被检光纤收发器通过测试；如果任一最大扭动损耗L n大于1.5dB，则被检光纤收发器未通过测试。
所述的方法B检测被检光纤收发器接收端步骤如下：
S1：按照上述方法安装装置；
S2：连续光源发射模块向被检光纤收发器输出光源，调整输出光功率以找到PC机检测到信号缺失，记录阈值；
S3：调整连续光源发射模块增加输出光功率1.5dB；
S4：将设定负载施加于模拟测试专用光纤，控制电机所附的被测收发器以四个角度方向（0°，90°，180°，270°）定位完成后，PC机检测信号有无；
S5：如果检测到信号缺失，则被检光纤收发器未通过测试；如果检测到信号缺失，则被检光纤收发器未通过测试。
本发明的有益效果：
本发明填补了光纤收发器扭动损耗检测的空白，特别是提出了光纤收发器扭动损耗的检测方法和检测技术，提高了光纤收发器参数的准确性，保证了光纤通讯的高效准确。
本发明通过专用光纤收发器扭动损耗检测装置设计包括设置包括电机驱动模块、光功率计模块和连续光源发射模块来实现对被检光纤收发器旋转方向、速度和步进增量控制，光功率测量，连续光源输出等技术完成在不同扭动情况下接收端和发射端的集成化测量，提高了光纤收发器检测的效率。
附图说明
图1是本发明的装置设计原理框图；
图2是本发明的被检光纤收发器发射端检测原理框图；
图3是本发明的被检光纤收发器接收端检测原理框图；
图4是本发明的光纤收发器扭动损耗检测装置面板示意图；
图5是本发明的被检光纤收发器发射端测试连接示意图；
图6是本发明的被检光纤收发器接收端测试连接示意图；
图7是本发明的方法A的技术指标；
图8是本发明的方法B的技术指标。
具体实施方式
如图1所示为本发明的光纤收发器扭动损耗检测装置设计原理框图，包括光纤收发器扭动损耗检测装置1、负载2和被检光纤收发器3。
如图2所示为本发明检测被检光纤收发器发射端原理框图，PC机4对被检光纤收发器3发出电信号，被检光纤收发器3将电信号转化为光信号传输到光纤收发器扭动损耗检测装置的光功率计模块6，电机驱动模块8通过PWM波控制步进电机9，带动测试夹具10上的被检光纤收发器3，测量结果通过MCU 5传输到PC机4。
如图3所示为本发明检测被检光纤收发器接收端原理框图，MCU 5通过连续光源发射模块7向被检光纤收发器3发送光信号，电机驱动模块8通过PWM波控制步进电机9，带动测试夹具10上的被检光纤收发器3，被检光纤收发器3将光信号转化为电信号传输PC机4，PC机判断信号有无。
如图4所示为本发明的光纤收发器扭动损耗检测装置面板示意图，包括液晶显示屏11，步进电机驱动接口12，光功率计13，衰减器14和光源15。
具体的实施在不同的扭动情况下主要分为方法A和方法B两个方法：
1）方法A
方法A检测被检光纤收发器发射端步骤如下：
S1：如图5所示为被检光纤收发器发射端测试连接方法；
S2：不施加任何载荷，不旋转夹具，测量及记录安装在夹具中的被测收发器的光功率值P 1；
S3：将设定负载施加于测试专用光纤，控制电机所附的被测收发器以4r/min的速度完成360°顺时针旋转，每转动2.5°采样一次（采样速率9.6Sa/s），记录光功率峰峰值P 2；再以4r/min的速度完成360°逆时针旋转，每转动2.5°采样一次（采样速率9.6Sa/s），记录光功率峰峰值P 3；
S4：如图7所示为本发明的方法A的技术指标，如果最大扭动损耗 和都小于1.5dB，则被检光纤收发器通过测试；如果最大扭动损耗L 1或L 2大于1.5dB，则被检光纤收发器未通过测试。
所述的方法A检测被检光纤收发器接收端步骤如下：
S1：如图6所示为被检光纤收发器接收端测试连接方法；
S2：连续光源发射模块向被检光纤收发器输出光源，调整输出光功率以找到PC机检测到信号缺失，记录阈值；
S3：调整连续光源发射模块增加输出光功率1.5dB；
S4：将设定负载施加于模拟测试专用光纤，控制电机所附的被测收发器以4r/min的速度完成360°顺时针旋转，PC机检测信号有无；再以4r/min的速度完成360°逆时针旋转，PC机检测信号有无；
S5：如图7所示为本发明的方法A的技术指标，如果检测到信号缺失，则被检光纤收发器未通过测试；如果检测到信号缺失，则被检光纤收发器未通过测试。
所述的方法B检测被检光纤收发器发射端步骤如下：
S1：如图5所示为被检光纤收发器发射端测试连接方法；
S2：不施加任何载荷，不旋转夹具，测量及记录安装在夹具中的被测收发器的功率功率值P 1；
S3：将设定负载施加于模拟测试专用光纤，控制电机所附的被测收发器以四个角度方向（0°，90°，180°，270°）定位完成后，测量及自动记录功率值P n；
S4：如图8所示为本发明的方法B的技术指标，如果最大扭动损耗 都小于1.5dB，则被检光纤收发器通过测试；如果任一最大扭动损耗L n大于1.5dB，则被检光纤收发器未通过测试。
所述的方法B检测被检光纤收发器接收端步骤如下：
S1：如图6所示为被检光纤收发器接收端测试连接方法；
S2：连续光源发射模块向被检光纤收发器输出光源，调整输出光功率以找到PC机检测到信号缺失，记录阈值；
S3：调整连续光源发射模块增加输出光功率1.5dB；
S4：将设定负载施加于模拟测试专用光纤，控制电机所附的被测收发器以四个角度方向（0°，90°，180°，270°）定位完成后，PC机检测信号有无；
S5：如图8所示为本发明的方法B的技术指标，如果检测到信号缺失，则被检光纤收发器未通过测试；如果检测到信号缺失，则被检光纤收发器未通过测试。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (1)

1.基于光纤收发器扭动损耗检测装置（1）执行检测的方法，其特征在于，所述光纤收发器扭动损耗检测装置测试连接过程由负载（2）与被检光纤收发器（3）相连；
所述光纤收发器扭动损耗检测装置（1）包括PC机（4）、MCU（5）、光功率计模块（6）、连续光源发射模块（7）、电机驱动模块（8）、步进电机（9）和测试夹具（10）；所述的PC机（4）通过串口与MCU（5）通讯；所述的MCU（5）控制光功率计模块（6）、连续光源发射模块（7）和电机驱动模块（8）；所述的光功率计模块（6）检测被检光纤收发器（3）的光信号；所述的连续光源发射模块（7）为被检光纤收发器（3）提供稳定光信号；所述的电机驱动模块（8）通过脉冲宽度调制控制步进电机（9）；所述的步进电机（9）上安装测试夹具（10）；
所述的光纤收发器扭动损耗检测装置（1）检测被检光纤收发器（3）发射端，步进电机（9）控制被检光纤收发器（3）进行旋转，PC机（4）对被检光纤收发器（3）发出电信号，被检光纤收发器（3）将电信号转化为光信号传输到光纤收发器扭动损耗检测装置（1）的光功率计模块（6），扭动损耗测量结果由MCU（5）传输到PC机（4）；所述的光纤收发器扭动损耗检测装置（1）检测被检光纤收发器（3）接收端，步进电机（9）控制被检光纤收发器（3）定位至固定角度，MCU（5）通过连续光源发射模块（7）向被检光纤收发器（3）发送光信号，被检光纤收发器（3）将光信号转化为电信号传输至PC机（4），PC机（4）检测信号有无；
所述的测试夹具（10）安装在步进电机（9）上，对被检光纤收发器（3）施加旋转量；所述的被检光纤收发器（3）与光纤收发器扭动损耗检测装置（1）通过测试专用光纤连接，测试专用光纤上施加设定负载（2），以模拟现场工作连接；
所述检测方法包括：检测被检光纤收发器发射端步骤、检测被检光纤收发器接收端步骤；
检测被检光纤收发器发射端步骤如下：
不施加任何载荷，不旋转测试夹具，测量及记录安装在测试夹具中的被检光纤收发器的光功率值P1；
将设定负载施加于测试专用光纤，控制步进电机所附的被检光纤收发器以4r/min的速度完成360°顺时针旋转，每转动2.5°采样一次，记录光功率峰峰值 P2；再以4r/min的速度完成360°逆时针旋转，每转动2.5°采样一次，记录光功率峰峰值P3；
如果最大扭动损耗和/>都小于1.5dB，则被检光纤收发器通过测试；如果最大扭动损耗 L1或 L2大于1.5dB，则被检光纤收发器未通过测试；
检测被检光纤收发器接收端步骤如下：
连续光源发射模块向被检光纤收发器输出光源，调整输出光功率以找到PC机检测到信号缺失，记录阈值；
调整连续光源发射模块增加输出光功率1.5dB；
将设定负载施加于测试专用光纤，控制步进电机所附的被检光纤收发器以4r/min的速度完成360°顺时针旋转，PC机检测信号有无；再以4r/min的速度完成360°逆时针旋转，PC机检测信号有无；
如果检测到信号缺失，则被检光纤收发器未通过测试；如果未检测到信号缺失，则被检光纤收发器通过测试。
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