[发明专利]光功率测量方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤通信测量领域，具体地说是一种光功率的测量方法，可用于光功率计测量仪器中。

背景技术

一般光功率计测量的原理如图1所示：光探测二极管PIN完成光信号到电信号的转换，即当被测光照射到PIN上时，输入的光信号转换成相应的电信号；由于输入的电信号非常微弱，通过线性放大器完成电信号放大；模数转换器ADC把电信号转换成数字信号，便于数字处理和光功率值的计算；控制器通过选择不同电阻值来切换光功率测量量程。

通常情况下，要求光功率计测量有很大的动态范围，采用线性放大器时，输出的电压信号将远远超出了ADC的输入范围。因此，需要对输入的信号进行分段放大，在小信号时采用大的放大增益，在大信号时采用小的放大增益，这样使放大器的输出电压保持在要求的范围之内。具体是在同一波段内，要通过选择器，改变电阻值来改变放大器的增益。所以采用这种方法设计的光功率计有以下限制：首先，由于采用线性放大器，光功率计测量动态范围小；其次，要求使用高精密电阻来控制放大增益；再次，要进行量程切换，存在换档误差；最后，需进行对数运算和量程切换处理，软硬件复杂。而一般采用对数放大器的光功率测量方法，虽然不用量程切换就可以获得大的动态范围，但光功率值计算公式和校正比较复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有测量方法中光功率值计算公式和校正比较复杂，精度不高的缺陷，提出一种以对数比放大电路和软件算法相结合的光功率测量方法。

实现本发明目的的技术方案包括如下步骤：

1)根据测量系统构建光功率计算公式为：

P＝K₃β+C₃

其中，K₃和C₃为每一功率值分段内两个不同的常数，K₃由测量系统中对数放大器的增益决定，C₃由测量系统中对数放大器的动态范围决定；β为被测光源的AD转换的平均值；

2)通过键盘选择被测光源信号波长，将载有被测光源的光纤与光端连接；

3)根据选择的波长配置AD转换器，读取光端接收到的光源信号，并依次经过光电转换和对数放大后进入AD转换器；

4)AD转换器循环读入N次数据N>10，获得N个AD转换值，并求出这些转换值的平均值β；

5)判断β的值是否超出量程，若超出量程则通过OLED提示，结束测量；若符合量程要求则进行下一步；

6)将当前正在测量光源的波长按标准光源的功率分段，每一段功率对应一个K₃和C₃；

7)将β值与标准光源边界值进行比较，判断β在所属功率分段的位置，根据β所在位置选择相应K₃和C₃；

8)将已经确定的β、K₃和C₃值代入光功率计算公式，获得被测信号的功率值P，并将该功率值送OLED显示。

上述测量方法，其中所述的构建光功率计算公式的步骤如下：

<1>首先根据对数放大器的输入和输出关系得到对数放大器的输出电压：