基于51單片機的光功率計的設計

摘要：通過(guò)光電傳感器將待測光信號變化轉變?yōu)槟M信號，對模擬信號進(jìn)行AD處理分析得到光信號的參數特性并在51單片機上通過(guò)串口通訊輸出。
關(guān)鍵詞：光功率計；AD轉換；單片機

1 背景概述
1．1 光功率定義
光功率是光在單位時(shí)間內所做的功。光功率常用單位是毫瓦(mW)和分貝(dB)，其中兩者關(guān)系為1mW=0dB，而小于1mW的分貝為負值。例如，在光纖收發(fā)器或交換機說(shuō)明書(shū)中，有其產(chǎn)品的發(fā)光和接收光功率，通常發(fā)光小于0dB。
接收端所能夠接收的最小光功率稱(chēng)為靈敏度，能接收的最大光功率減去靈敏度的值稱(chēng)為動(dòng)態(tài)范圍，發(fā)光功率減去接收靈敏度是允許光纖損耗值。
1．2 使用分貝做單位主要有兩個(gè)好處
(1)數值較小，便于記錄。電路放大倍數通常數量級較大，有些大型電路甚至達到萬(wàn)級以上。用分貝表示時(shí)，先轉化為對數，數值較小，便于記錄。(2)運算方便。放大器級聯(lián)時(shí)，總的放大倍數是各級相乘。用分貝做單位時(shí)，總增益就是相加。如果某個(gè)功率放大器第一級的放大倍數是100倍(20dB)，第二級是20倍(13dB)，則總功率放大倍數為2 000倍，總增益33dB。
1．3 光功率計的設計要點(diǎn)
針對實(shí)際應用，要選擇適合的光功率計，應該關(guān)注以下各點(diǎn)：
(1)選擇最優(yōu)的探頭類(lèi)型和接口類(lèi)型。
(2)評價(jià)校準精度和編寫(xiě)校準程序，與光纖和接頭要求范圍相匹配。
(3)確定這些型號與測量范圍和顯示分辨率相一致。
(4)具備直接插入損耗測量功能。

2 實(shí)驗器件
光功率計探頭(光電傳感器)，P89V51單片機實(shí)驗板，RC低通濾波電路，TL074，CS5550，導線(xiàn)若干。

3 各功能模塊詳解

3．1 光功率計探頭
光功率計探頭，是光信號轉換為電信號的核心部件。探頭帶有光電傳感器，用來(lái)接收被測光源的輻射并將其轉換為電流信號。探頭采用雙線(xiàn)正負兩個(gè)端口輸出。當被檢測光源強度發(fā)生變化時(shí)，傳感器輸出的電流會(huì )隨之改變。我們通過(guò)對電流量變化進(jìn)行轉換分析最終獲得外部光源的光功率變化參數。
3．2 I／U變換
光功率探頭輸出小電流信號。電流信號與電壓信號相比，長(cháng)距離傳輸抗干擾性能較好。但是由于本次試驗距離較短，同時(shí)為了與后面電壓放大器相匹配，所以要轉換為電壓信號。連接時(shí)，光功率探頭的輸出正端口接入轉換電路輸入端，負端口與I／U變換電路共地連接。圖2電路圖中，J1為檔位調節開(kāi)關(guān)。