基于fpga与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光时域反射仪，属于光纤通讯技术领域。
【背景技术】
[0002]光时域反射仪(OpticalTime Domain Ref lectometer，简称 0TDR)是利用光线在光纤中传输时的散射和反射而制成的精密仪表，它被广泛应用于光纤连接的现场监视和连接损耗测量评价。在光缆线路的维护、施工、抢修之中，OTDR可以比较精确地进行光纤长度、光纤传输衰减、接头衰减和故障定位等方面的测量。
[0003]传统的OTDR中通常将测量光路、信号采集与处理电路、显示模块等部件集中于一体。这种结构的ODTR存在成本高、功能扩展差、软件升级不便、存储空间小等不足。此外，它们的显示分辨率一般不高，重量、体积偏大，携带操作不变。有些OTDR通过串行接口(UART或USB)与PC机进行通讯，在PC机上进行测试参数设定和测试数据显示。虽然它们的功能扩展性较好、数据存储空间也很大，可是在现场测试时携带不方便，且成本较高。
【发明内容】
[0004]为解决现有技术中光时域反射仪成本高、功能扩展差、软件升级不便、存储空间小等问题，本发明提供了基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪，所采取的技术方案如下:
[0005]本发明的目的在于提供一种基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪，所述嵌入式光时域反射仪包括=FPGA控制模块1、以太网接口模块2、无线通讯模块3、激光器4、方向耦合器5、光电探测器6、信号调理单元7、A/D转换模块8、光纤连接器9、电源10和SRAM存储单元11 ；
[0006]所述FPGA控制模块I的以太网控制信号输出输入端口与以太网接口模块2的控制信号输入输出端口相连；所述FPGA控制模块I的无线通讯信号输出输入端口与无线通讯模块3的控制信号输入输出端口相连；所述无线通讯模块3的无线数据输出端口以无线通讯方式与智能终端平台的无线数据接收端口相连；所述FPGA控制模块I的激光控制信号输出端口与激光器4的控制信号输入端口相连；所述FPGA控制模块I的存储控制信号输出输入端口与SRAM存储单元11的控制信号输入输出端口相连；
[0007]所述激光器4的光脉冲信号输出端口与方向親合器5的光信号输入端口相连；戶斤述方向親合器5的光信号输出端口 a与光纤连接器9的光信号输入端口相连，所述方向親合器5的光信号输出端口 b与光电探测器6的光信号输入端口相连；所述光纤连接器9的另一端连接待测光纤；所述光电探测器6的光信号输出端口与信号调理单元7的信号输入端口相连；所述信号调理单元7的信号输出端口与A/D转换模块8的信号输入端口相连；所述A/D转换模块8的信号输出端口与所述FPGA控制模块I的数字信号输入端口相连。
[0008]优选地，所述FPGA控制模块I用于控制对所述以太网接口模块2、无线通讯模块
3、激光器4、方向耦合器5、光电探测器6、信号调理单元7、A/D转换模块8、光纤连接器9和SRAM存储单元11的运行，并对所述以太网接口模块2、无线通讯模块3、A/D转换模块8和SRAM存储单元11输入数据进行处理；所述以太网接口模块2用于数据的以太网方式传输；所述无线通讯模块3用于数据的无线通讯方式传输；所述激光器4用于产生一定脉冲宽度的光脉冲信号，所述脉冲宽度为5ns?2us可选择；所述方向耦合器5用于将散射和反射光定向传输到光电探测器6中；所述光电探测器6用于将光脉冲信号在光纤中传输时所产生的瑞利背向散射和菲涅尔反射的光信号转换为电信号；信号调理单元7用于对所述光电探测器6输出电信号的调理，使所述电信号符合A/D转换模块8的输入标准；所述A/D转换模块8用于将模拟电信号转化为数字信号；所述SRAM存储单元11用于储存所述FPGA控制模块I的测试数据。
[0009]优选地，所述激光器4为半导体激光器。
[0010]优选地，所述FPGA控制模块I包括:A/D转换控制器1_1，N1s II处理器1_2，SRAM控制器1-3，滤波器1-4，Avalon内部交换总线1_5，激光器控制模块1_6，无线通讯控制器1-7，以太网接口控制器1-8 ；
[0011]所述N1s II处理器1-2，SRAM控制器1-3，滤波器1-4，激光器控制模块1-6，无线通讯控制器1-7和以太网接口控制器1-8的数据信号传输端口均与Avalon内部交换总线1-5相连；
[0012]所述A/D转换控制器1-1的控制信号输入端口即为所述FPGA控制模块I的数字信号输入端口，所述A/D转换控制器1-1的控制信号输出端口与滤波器1-4的信号输入端口相连；
[0013]所述SRAM控制器1-3的控制信号输出端口即为所述FPGA控制模块I的存储控制信号输出端口；
[0014]所述激光器控制模块1-6的控制信号输出端口即为所述FPGA控制模块I的激光控制信号输出端口；
[0015]所述无线通讯控制器1-7的控制信号输出端口即为所述FPGA控制模块I的无线通讯信号输出端口；
[0016]所述以太网接口控制器1-8的控制信号输出端口即为所述FPGA控制模块I的以太网控制信号输出端口。
[0017]优选地，所述A/D转换控制器1-1用于产生对所述A/D转换模块8的控制信号，控制A/D转换模块8的运行，并接收A/D转换模块8输出的数字信号；所述N1s II处理器1-2用于控制所述光脉冲信号的宽度及时间，并对滤波器1-4处理后的数据进行分析；所述SRAM控制器1-3用于控制SRAM存储单元11的运行；所述滤波器1_4用于滤除A/D转换控制器1-1输出信号中的干扰信号；所述激光器控制模块1-6用于产生激光器4控制信号，控制所述激光器4的运行；所述无线通讯控制器1-7用于控制无线通讯模块3的运行；所述以太网接口控制器1-8用于控制以太网接口模块2的运行。
[0018]优选地，所述FPGA控制模块I利用硬件描述语言开发出光脉冲信号控制模块，所述光脉冲信号控制模块挂在Avalon内部交换总线1_5上，用于产生并输出光脉冲信号。
[0019]优选地，所述智能终端平台包括光时域反射仪应用软件和嵌入式数据库；所述应用软件用于显示所述光时域反射仪的测量数据及结果；所述嵌入式数据库用于存储所述测试数据及结果。
[0020]优选地，所述应用软件具有测试操作功能、测试结果实时显示功能、历史测试数据查询功能、事件分析打印界面、测试数据网络共享功能和系统参数设置功能。
[0021]优选地，所述光时域反射仪与智能终端平台显示部分分开，所述无线通讯模块3将测试结果及数据以报文格式向外发送至智能终端平台。
[0022]本发明有益效果:
[0023]1.具有无线通讯功能的嵌入式OTDR装置由于无显示屏，降低了系统的成本，并大幅度地减少了系统功耗，延长了电池的供电时间。
[0024]2.采用单一的FPGA芯片实现光源、数据采集、数据传输的控制功能，提高了系统的可靠性、稳定性。
[0025]3.光纤测试部分与结果显示部分分离，利用智能手机或平板实现测试结果显示，减轻操作人员的劳动强度(智能手机或平板重量比较轻)。
[0026]4.工作方式灵活，易于扩展，一台智能终端可以同时控制多个具有无线通讯功能的嵌入式OTRD装置的工作。
[0027]5.0TDR系统通常需要获取整条光纤的信号，数据量庞大。采用FPGA进行数据处理，提高了系统的数据处理能力和减少了数据传输的时间。在一定意义上，提高了 OTDR的测量精度(相同的测量时间)。
[0028]该装置具有体积小、成本低、可靠性高、扩展性强、软件功能升级方便等特点。利用它能够进行光纤长度、光纤传输衰减、接头衰减和故障定位测量，在光纤连接的现场监视和连接损耗测量评价等发面发挥重要作用。
【附图说明】
[0029]图1为本发明所述基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪的结构示意图；
[0030]图2为本发明所述FPGA控制模块I的内部结构示意图。
【具体实施方式】
[0031]下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但发明不受实施例的限制。
[0032]图1为本发明所述基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪的结构示意图，图2为所述FPGA控制模块I的内部结构示意图，从图1至图2可以看出，该嵌入式光时域反射仪由锂电池供电，以FPGA为控制核心，不使用显示模块。，所述