一种具有高环境适应性的四通道光功率计的制作方法

本发明涉及光功率计领域，具体是一种具有高环境适应性的四通道光功率计。

背景技术：

光功率计是指直接用来测量绝对光功率，或者测量通过一段光纤的光功率相对损耗，以及测量贫光器件的插入损耗的仪器，是光纤通信测试技术中常用的设备。光功率计从结构上可以分为台式光功率计和手持式光功率计两种，台式光功率计精度和稳定性都较高，一般用于车间、实验室等场合，而手持式光功率计因为其便携性，一般用于室外工程现场以及一些对测试精度不高的场合。

光功率计的探头部分用来接收光信号，当被测光照射到光电探测器上即产生相应的光电流，主机部分的作用是将检测到的电信号滤波后进行放大和模数变换，并将转换后的数字量传送给cpu,经cpu处理后的数字信号最后以光功率值或相应的功率电平形式显示出来。

光电探测器的作用是将光信号转变成相应的电信号。所以要求光电探测器应在响应速度、响应效率、引入噪声等方面有较好的性能。光电探测器必须有足够高的响应速度以保证产生的光电流能够不失真地重现入射光信号的波形。此外还希望光检测器的温度特性稳定。环境温度对功率计测量精度的影响较大，因为温度不仅会影响光检测器对光信号的转换，还会影响到主机部分的信号放大和ad转换过程，故高精度的光功率计一般都需要对测量环境的温度进行控制。

手持式光功率计测量精度一般较低，环境对其影响较小，故一般对使用环境温度没有特别要求，而台式功率计的测量精度一般较高，对使用环境的要求比较严格，特别是对温度的要求，一般都会要求在室内温度稳定的环境下使用。目前市场上的台式光功率计一般存在以下缺点：

1、测量准确度易受到环境温度变化的影响；

2、多采用风扇调温，会对主机电路造成电磁干扰；

3、温控模块功能简单，只能实现调温，且幅度较小；

4、智能程度低，无法自动根据温度变化而做出适当调节。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种具有高环境适应性的四通道光功率计，包括有四路独立的测量通道，且通过对光功率计机盒内温度的采集进行相应的调温操作，提高光功率计的测量精度。

本发明的技术方案为：

一种具有高环境适应性的四通道光功率计,包括有设置于机盒内的单片机、四路光电探测电路、温度控制电路和存储器，彩色液晶显示器，以及设置于机盒上的按键输入装置；所述四路光电探测电路、温度控制电路、存储器和按键输入装置均与单片机连接；所述的每路光电探测电路均包括有依次连接的光电探测器、电流转电压模块、量程选择电路和a/d转换模块；所述的温度控制电路包括有与单片机连接的温度控制器和温度传感器，以及与温度控制器连接半导体制冷片；所述的量程选择电路包括有两个分别与单片机连接的模拟开关芯片u8和u29，所述的a/d转换模块包括有a/d转换芯片，所述的两个模拟开关芯片u8和u29的输出端均与a/d转换芯片连接，且所述的量程选择电路、a/d转换模块均与单片机连接。

所述的电流转电压模块包括有零漂移运算放大器，零漂移运算放大器的负极输入端与光电探测器的负极输出端连接，零漂移运算放大器的正极输入端接地，两个模拟开关芯片u8和u29的引脚3均与零漂移运算放大器的输出端连接。

所述的量程选择电路还包括有八个低通滤波电路，所述的两个模拟开关芯片u8和u29的四个模拟量输入端均通过对应的低通滤波电路与光电探测器的负极输出端连接。

每个所述的低通滤波电路包括有并联的电容和电阻，电容的一端、电阻的一端均与光电探测器的负极输出端连接，电容的另一端、电阻的另一端均与对应的模拟开关芯片u8或u29的一个模拟量输入端连接。

所述的模拟开关芯片u8的引脚6和模拟开关芯片u29的引脚6均与单片机的引脚9连接，模拟开关芯片u8的引脚9和模拟开关芯片u29的引脚9均与单片机的引脚15连接，模拟开关芯片u8的引脚10和模拟开关芯片u29的引脚10均与单片机的引脚14连接，模拟开关芯片u8的输出端-引脚13和模拟开关芯片u8的输出端-引脚13均与a/d转换芯片的输入端-引脚9连接。

所述的a/d转换芯片的引脚15与单片机的引脚20连接，a/d转换芯片的引脚18与单片机的引脚22连接，a/d转换芯片的引脚19与单片机的引脚23连接，a/d转换芯片的引脚20与单片机的引脚21连接。

所述的单片机上还连接有实时时钟芯片、彩色液晶显示器和rs232通信端口。

所述的温度传感器为三个，且分别与单片机连接。

所述的光电探测器选用雪崩光电探测器。

本发明的优点：

(1)、高环境适应性：主要体现在对环境温度变化的不敏感，本发明光电探测器选用雪崩光电探测器，提高了探测器的温度稳定性，另一方面，温度控制器会根据温度的变化情况对制冷片进行相应的调节，保证机盒内温度平稳，从而调整环境温度降低温度对光功率计测量值的影响；

(2)、四通道同时独立工作：本发明提供了四路独立的测量通道，每个通道的功能相同，能够完成绝对功率测量、相对功率测量、分光比测量以及功率峰峰值测量等功能，四个通道的参数设置相互独立，分别位于四个不同的界面，各通道可以同时工作，并保持相互独立；

(3)、友好的人机交互界面：本发明设置有彩色液晶显示器，使得图形界面更加新颖，用户更容易接受；主界面分为四个区域，分别同时显示4个通道的光功率值和工作状态，使用户能够一目了然地读取各通道的测量值；功率值的下方会显示该通道的工作状态，用户可以根据需要进行相应修改；各通道的参数设置界面可以通过按键输入装置进行快速更改，界面设计简洁明了，便于用户使用。

附图说明

图1是本发明的原理框图。

图2是本发明的工作流程图。

图3是本发明单片机的电路图。

图4是本发明每路光电探测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

见图1，一种具有高环境适应性的四通道光功率计,包括有设置于机盒内的单片机u22、四路光电探测电路、温度控制电路、存储器08和实时时钟芯片09，以及设置于机盒上的按键输入装置10、彩色液晶显示器11和rs232通信端口12；每路光电探测电路均包括有依次连接的雪崩光电探测器d1，电流转电压模块02，量程选择电路03和a/d转换模块04；温度控制电路包括有与温度控制器05，三个温度传感器06，以及与温度控制器05连接半导体制冷片07；a/d转换模块04、温度控制器05、三个温度传感器06、存储器08、实时时钟芯片09、按键输入装置10、彩色液晶显示器11和rs232通信端口12均与单片机u22连接；

见图4，电流转电压模块包括有零漂移运算放大器u9，零漂移运算放大器u9的负极输入端(引脚2)与雪崩光电探测器d1的负极输出端连接，零漂移运算放大器u9的正极输入端(引脚3)接地，两个模拟开关芯片u8和u29的引脚3均与零漂移运算放大器的输出端(引脚1)连接；

见图3和图4，量程选择电路包括有两个分别与单片机u22连接的模拟开关芯片u8和u29、以及八个低通滤波电路，模拟开关芯片u8的引脚6和模拟开关芯片u29的引脚6均与单片机u22的引脚9连接，模拟开关芯片u8的引脚9和模拟开关芯片u29的引脚9均与单片机u22的引脚15连接，模拟开关芯片u8的引脚10和模拟开关芯片u29的引脚10均与单片机u22的引脚14连接，模拟开关芯片u8的输出端-引脚13和模拟开关芯片u8的输出端-引脚13均与a/d转换芯片u18的输入端-引脚9连接，每个低通滤波电路包括有并联的电容(c1、c8、c9、c13、c21、c23、c29或c34)和电阻(r1、r3、r8、r12、r14、r16、r19或r21)，电容的一端、电阻的一端均与雪崩光电探测器d1的负极输出端连接，电容的另一端、电阻的另一端均与对应的模拟开关芯片u8或u29的一个模拟量输入端连接；

见图3和图4，a/d转换模块包括有a/d转换芯片u18，a/d转换芯片的引脚15与单片机的引脚20连接，a/d转换芯片的引脚18与单片机的引脚22连接，a/d转换芯片的引脚19与单片机的引脚23连接，a/d转换芯片的引脚20与单片机的引脚21连接；

见图1-图4，本发明的工作原理：

(1)、上电启动；

(2)、单片机(mcu)初始化，包括单片机内所有资源的初始化；

(3)、a/d转换芯片(a/d)、实时时钟芯片(rtc)09及彩色液晶显示器(lcd)11初始化；

(4)、检测存储器(flash)08中是否存有参数，若存在，则读取存储器08中的参数；若不存在，则使用默认参数；

(5)、根据参数对四路光电探测电路进行初始设置；

(6)、按键输入装置10扫描，判断是否有键被按下，若有键被按下，则进行相应处理，并再次进行键盘扫描；若没有键被按下，雪崩光电探测器d1将采集的光信号转换成电流信号，电流转电压模块02将电流信号转换成电压信号，量程选择电路03将电压信号进行低通滤波处理并根据光信号的强弱选择合适的量程，a/d转换模块04进行模数转换，最后将转换后的数字信号传输给单片机u22，单片机u22将温度传感器06采集温度值和连同a/d转换模块04发送的光功率值发送给彩色液晶显示器11进行显示；

(7)、单片机u22对三个温度传感器06采集来的三个温度值进行加权处理和算法后，得到温度控制器05的控制量，从而驱动半导体制冷片07实现对机盒内部的制冷和加热操作，保证机盒内温度的平稳，提高光功率计的测量精度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。