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技術(shù)文章

光功率計自動測試系統(tǒng)設(shè)計
    光功率計是現(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)，因此光功率計也就越來越多地被應(yīng) 用于科研、生產(chǎn)的各個部門。對于計量檢測部門而言，每年都要計量大量的光功率計，然而傳統(tǒng)的計量方法耗時長、效率低，計量的準確性也極易受人為操作的影 響。在這里我們介紹一套*新研制的光功率計自己調(diào)試系統(tǒng)，具有調(diào)試準確性高、投資省、自己化程度高等特點。

1 傳統(tǒng)光功率計的調(diào)試方法
    傳統(tǒng)的光功率計調(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準光功率計連接起來，調(diào)試光從光源發(fā)出，經(jīng)過衰減器后被標準光功率計讀出的數(shù)值為標稱值。接著將光纖從 標準光功率計上取下切換到待測光功率計上，再測量待測光功率計讀出的數(shù)值，該值為實測值。調(diào)試完**個光功率下的數(shù)值后，調(diào)節(jié)光衰減器使輸出光功率為下一 值，重復(fù)以上步驟進行下一次調(diào)試。待所有光功率量程都測完后，通過計算待測光功率計的相對誤差對其進行標定。計量評定標準是：相對誤差在±10%以內(nèi)，待 測光功率計標定為合格，超過這一范圍則為限用，需重新校準后才能使用。
    調(diào)試時必須注意兩點：①用光纖連接光器件時，盡量旋緊光接頭以避免 由于接入損耗而降低測量的準確性；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行多次的重復(fù)調(diào)試，然 后去掉一個*大值和一個*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。
    采用以上方法進行實際調(diào)試時，調(diào)節(jié)光衰減器、切換光 纖、記錄調(diào)試數(shù)據(jù)、計算相對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行光纖的切換工作，使得接入損耗嚴重影響調(diào)試的準確性。雖然調(diào)試 人員可以旋緊光接頭以降低接入損耗，但由于光信號本身非常弱，將光纖反復(fù)多次地插入和拔出，會造成接入損耗有很大不同，直接降低調(diào)試的準確性。
    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*好辦法就是采用計算機進行自己化調(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
    使用計算機進行自己操控時，在滿足功能的前提下應(yīng)該*大限度地利用計算機現(xiàn)有的資源。這樣，一方面可以充分發(fā)揮計算機的作用，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，可直接與計算機通信。待測光功率計中，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，增加了一塊基于計算機總線的GPIB接口卡，通過該卡操控待測光功率計。標準光功率計自帶串行和GPIB兩種接口，可通過任意 一個接口與計算機通信。由于計算機上有兩個串行接口，因此可分別通過這兩個接口操控光衰減器和標準光功率計。為了解決接入損耗問題，系統(tǒng)增加了一個1×2 的光開關(guān)。光開關(guān)的作用就是在計算機的操控下，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。我們利用計算機的并行接 口對光開關(guān)進行操控。
    光開關(guān)采用電壓操控方式，需自制一塊操控卡，利用計算機的并行接口進行操控。操控卡的電路如圖3所示。 光開關(guān)由計算機的并口發(fā)操控信號進行驅(qū)動，即從計算機并口378H的"0"、"1"兩端發(fā)送高低電平信號，使得操控電路A、B兩端的電壓交替變化， 達到光開關(guān)自己動作的目的。當"0"端為高電位時，三極管Q3、Q4導(dǎo)通，Q1、Q2截止；同時"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)向右運動。同理，"0"端為低電位而"1"端為高電位時，光開關(guān)向左運動。二極管 D1～D4為保護二極管，可避免光開關(guān)中的感性元件在極性切換時造成反向電壓而損壞功率三極管。

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