便携式通用光功率计的研究与设计

发布时间：2017-05-23 09:30

  本文关键词：便携式通用光功率计的研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：光电检测技术作为我国科技领域内的前沿技术,已得到了快速的发展,光电测试仪器的需求也快速增加。光功率计是检测光信号强弱的一种精密光学测量仪器,广泛应用于光纤通信、光学实验、生物医学等高新技术领域。在光纤通信领域中,它是测试光功率、光衰减量必不可少的测量仪表。适用于工程施工现场便于携带、操作简便、性能能稳定的光功率计的需求量与日剧增。但目前,国内所需光功率计大多来自进口,而国外光功率计的价格贵,配件品种多,使用操作也较复杂,虽然国内也有此类产品面世,但性能偏低,价格昂贵。 光功率计的光电探测器主要有光电倍增管和光电池及PIN光电二极管。采用光电倍增管的光功率计,工作电压高、环境因素影响大；而采用光电池的光功率计由于受到暗电流的影响,误差较大；PIN光电二极管在对光信号的检测上,不仅精度高,而且受工作环境影响较小,所以课题中选择PIN光电二极管作为光电探测器。 针对课题需求,本文结合光功率计的基本原理,提出了具体的研制方案。首先详细分析了光电转换特性及光电探测器探头的设计；然后介绍了硬件电路设计方案,包括前置放大器电路、量程自动转换、按键控制、LCD液晶显示、电源管理等模块的设计；随后重点介绍了单片机控制、软件编程、串口通信。本着模块化设计的理念,系统采用了两块AVR单片机,ATmega88主要用来采集光电探测器中探测到的数据并进行数据处理,通过串口通讯发送到仪表控制部分由LCD液晶显示；ATmega64主要用来控制仪表LCD液晶的显示和按键输入,双电源切换功能等。目的是针对不同类型的探测器,仪表能够通用,并且为今后开发其它类型的光功率计节省了人力和物力成本,是该仪表能形成模块化结构,这是本课题的一个重要特点。最后,对课题研制的光功率计建立了定标及测试方案,满足了课题要求的功能指标及参数指标。
【关键词】：光功率计 光电探测器 AVR单片机
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH741
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 引言10-11
• 1.2 光功率计的研究意义11-12
• 1.3 课题研究内容12-13
• 1.4 课题研究目标13
• 1.5 论文的基本结构13-15
• 第二章 光功率检测的理论基础15-23
• 2.1 光功率计的基本工作原理15
• 2.2 光电探测器的工作原理及分类15-18
• 2.3 光电探测器的特性参数及工作条件18-20
• 2.4 光电探测器的噪声分析及降低噪声的相关措施20-21
• 2.5 课题中所用光电探测器的选型21-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 光功率计总体设计方案及硬件设计23-40
• 3.1 光功率计的总体设计方案23-24
• 3.2 光电转换模块24-28
• 3.2.1 光电检测放大电路设计24-26
• 3.2.2 量程自动转换26-28
• 3.3 单片机控制系统28-31
• 3.3.1 单片机ATmega8830
• 3.3.2 单片机ATmega6430-31
• 3.4 键盘控制电路31-33
• 3.5 液晶驱动电路33-35
• 3.6 通讯系统模块35-37
• 3.6.1 探头MCU与表头MCU之间的串口通讯35-36
• 3.6.2 系统与上位机通讯36-37
• 3.7 电源管理模块37-38
• 3.7.1 电池充电电路37
• 3.7.2 双电源切换电路及稳压电路37-38
• 3.8 本章小结38-40
• 第四章 光功率计系统的软件设计40-47
• 4.1 系统主程序模块40-41
• 4.2 数据处理模块41-42
• 4.3 量程自动转换模块42-43
• 4.4 液晶显示模块43-44
• 4.5 按键控制模块44-46
• 4.6 本章小结46-47
• 第五章 系统调试及定标47-52
• 5.1 系统整体调试47
• 5.2 定标方案及存在的误差分析47-52
• 第六章 总结与展望52-57
• 6.1 研究成果52-55
• 6.2 未来的研究方向55-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 硕士期间发表的论文61

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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2 陈张玮,李玉和,李庆祥,王亮,段瑞玲;光电探测器前级放大电路设计与研究[J];电测与仪表;2005年06期

3 王立刚;张殿元;;低噪声光电检测电路的研究与设计[J];电测与仪表;2007年08期

4 李晓坤;精密光电检测电路设计方案[J];电子产品世界;2003年23期

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中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨军;基于PIN光电二极管的光功率计设计[D];哈尔滨理工大学;2012年

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本文编号：387541