一種基于otdr的光電探測電路頻響特性測試裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置，其包括脈沖光源發(fā)生器、光環(huán)形器、輔助光纖、待測探測電路、數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)；脈沖光源發(fā)生器發(fā)出的特定脈寬和頻率的脈沖光進(jìn)入光環(huán)形器，由光環(huán)形器進(jìn)入輔助光纖中，光纖的反射光通過光環(huán)形器進(jìn)入待測探測電路，待測探測電路輸出的光電信號接入數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)與計(jì)算機(jī)通信，以將采集的信號傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行頻譜分析，將該頻譜與脈沖光源已知的頻譜進(jìn)行對比得到探測電路真實(shí)的頻率響應(yīng)特性。本實(shí)用新型的測試裝置真實(shí)地反映出待測探測電路的頻譜特性，且結(jié)構(gòu)組成簡單易于操作，測試方式快捷方便。
【專利說明】—種基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光電探測領(lǐng)域，具體為一種基于OTDR的光電探測電路頻響特性的測試裝置，適用于各種光電探測電路的頻響參數(shù)測試。
【背景技術(shù)】
[0002]光電探測領(lǐng)域中，探測電路的頻率響應(yīng)直接影響著系統(tǒng)對不同頻譜光信號的實(shí)際響應(yīng)，進(jìn)而影響系統(tǒng)對被測目標(biāo)的真實(shí)反應(yīng)能力。如在基于光纖的分布式測溫系統(tǒng)中，如果探測電路的頻響太低將直接影響系統(tǒng)的測溫精度。因此在各種基于光電探測的系統(tǒng)中，探測電路的頻響特性測試將是很重要的環(huán)節(jié)。
[0003]通常的測試方法是脫離光探測器，單純的利用各種電學(xué)儀器從電路的傳輸特性上測量探測電路的頻率響應(yīng)。由于實(shí)際加入的激勵(lì)信號并不是探測器真實(shí)提供的信號，因此測試結(jié)果必然與實(shí)際存在一定差異。
[0004]最近興起了一種基于鎖相放大器的一次諧波檢測原理的測試方法，其基本原理是信號發(fā)生器產(chǎn)生特定頻率的正弦信號對可外部調(diào)制的光源進(jìn)行調(diào)制，調(diào)制后的光變化被光電探測器及其電路響應(yīng)輸出電信號，該信號被鎖相放大器作為一次諧波信號檢出，這樣，在一定范圍內(nèi)改變信號發(fā)生器產(chǎn)生的正弦信號頻率就可以得到待測探測電路的頻率響應(yīng)。該方法采用實(shí)際的探測器輸出作為激勵(lì)信號，在一定范圍內(nèi)能夠真實(shí)的反應(yīng)探測電路的特性，但系統(tǒng)較復(fù)雜，不適合與其他系統(tǒng)集成，很難實(shí)現(xiàn)測試的自動化。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種基于OTDR的光電探測電路頻響特性的測試裝置。本實(shí)用新型的測試裝置要能真實(shí)地反映出待測探測電路的頻譜特性，而且整個(gè)結(jié)構(gòu)組成簡單易于操作，測試方式都快捷方便。
[0006]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型專利提供的技術(shù)方案如下:
[0007]一種基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置，其特征在于，該測試裝置包括有脈沖光源發(fā)生器、光環(huán)形器、輔助光纖、待測探測電路、數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)，所述的光環(huán)形器輸入端連接脈沖光源發(fā)生器以接收脈沖光，光環(huán)形器的一個(gè)輸出端連接輔助光纖以接收發(fā)射光，光環(huán)形器的另一個(gè)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊連接計(jì)算機(jī)。
[0008]在本實(shí)用新型基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試方法中，所述的脈沖光源發(fā)生器或?yàn)榧す饷}沖光源模塊，或?yàn)椴捎眯盘柊l(fā)生器調(diào)制的可調(diào)制光源。
[0009]在本實(shí)用新型基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試方法中，所述的數(shù)據(jù)采集模塊為頻率為IOOMHz的高速數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊與計(jì)算機(jī)的通信采用RJ45接□。
[0010]一種上述測試裝置進(jìn)行光電探測電路頻響特性測試方法，該測試方法包括有如下步驟:
[0011]第一步，調(diào)試脈沖光源發(fā)生器，使其發(fā)出固定脈寬和固定頻率的脈沖光，該脈沖光被接入至所述的光環(huán)形器中；
[0012]第二步，所述光環(huán)形器的一個(gè)輸出端連接輔助光纖，該輔助光纖的長度和脈沖光的脈寬有如下關(guān)系:L > 10*2*t*v,其中L為輔助光纖的長度,單位為米，t為脈寬,單位為納秒，V為激光在光纖中的傳播速度，單位為米每秒；
[0013]第三步，輔助光纖中的反射光進(jìn)入光環(huán)形器，由光環(huán)形器輸出光信號至數(shù)據(jù)采集模塊中，該數(shù)據(jù)采集模塊對采集到的光信號進(jìn)行模數(shù)變換，并將變化后的數(shù)字信號發(fā)送至計(jì)算機(jī)中；
[0014]第四步，由計(jì)算機(jī)對接收到的數(shù)字信號進(jìn)行頻譜分析，并與脈沖光源發(fā)生器的光源脈沖頻譜進(jìn)行對比，從而確定待測探測電路的頻響特性。
[0015]在上述基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試方法中，所述的計(jì)算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行頻譜分析:采用數(shù)學(xué)軟件matlab對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉FFT變換，繪制數(shù)據(jù)的頻譜曲線，為了盡量減少系統(tǒng)噪聲對信號的影響，取十次頻譜曲線進(jìn)行平均，得到數(shù)字信號最終的頻譜曲線；同樣的對光源脈沖也做相同的頻譜分析，繪制光源脈沖的頻譜曲線，并繪制一條光源脈沖頻譜的_3dB曲線；將得到的數(shù)字信號最終頻譜曲線與光源脈沖頻譜的-3dB曲線進(jìn)行比較，兩條曲線相交的頻譜點(diǎn)即為待測電路的帶寬，同時(shí)從信號頻譜曲線上也可以看出待測電路在同頻帶內(nèi)的平坦度。
[0016]基于上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置在使用中取得了如下技術(shù)效果:本實(shí)用新型專利利用基本的光學(xué)原理，采用探測器輸出的光電信號作為測試的激勵(lì)源，可以真實(shí)的測量到探測電路在各個(gè)頻段的響應(yīng)。由于采用脈沖光作為激勵(lì)信號，使用時(shí)可以大幅度地減少測試次數(shù)。另外，當(dāng)探測電路的增益很高時(shí)，系統(tǒng)采用環(huán)形器測量輔助光纖的反射信號將變得非常必要，從而使得整個(gè)系統(tǒng)便于集成易于產(chǎn)品化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置的連接示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置進(jìn)行測試的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面我們結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型的探測電路頻響特性測試裝置及方法進(jìn)行詳細(xì)的描述，以求更清楚明了的理解本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征和工作流程，但不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0020]如圖1所示，本實(shí)用新型基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置中主要包括有如下幾個(gè)部件組成:該測試裝置包括有脈沖光源發(fā)生器1、光環(huán)形器2、輔助光纖3、待測探測電路4、數(shù)據(jù)采集模塊5和計(jì)算機(jī)6。其中，光環(huán)形器2輸入端連接脈沖光源發(fā)生器I以接收脈沖光，光環(huán)形器2的一個(gè)輸出端連接輔助光纖3以接收發(fā)射光，光環(huán)形器2的另一個(gè)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊5，以將光信號傳輸至數(shù)據(jù)采集模塊4中，該數(shù)據(jù)采集模塊5連接計(jì)算機(jī)6。
[0021]其中的主要部件包括有:1.脈沖光源。實(shí)施例中采用的脈沖光源為上海波匯通信科技有限公司的激光脈沖光源模塊。該模塊由可電調(diào)制連續(xù)光源部分和調(diào)制脈沖輸出兩部分組成。調(diào)制脈沖輸出部分輸出電脈沖信號，該信號對連續(xù)光源進(jìn)行調(diào)制最終輸出光脈沖。脈沖光波長1550nm，脈寬為100ns，頻率為IOKHz。這里的脈沖光源發(fā)生器也可以采用信號發(fā)生器調(diào)制的可調(diào)制光源。
[0022]2.光環(huán)形器。光環(huán)形器負(fù)責(zé)收集輔助光纖的反射信號。環(huán)形器的一端口為進(jìn)光端，二端口接輔助光纖，從輔助光纖反射的光從三端口輸出，三端口接光電探測器，對反射的光進(jìn)行采集處理。
[0023]3.輔助光纖。實(shí)施例中的輔助光纖米用標(biāo)準(zhǔn)的通信光纖，長度為500米。理論上最短光纖長度可以用下式計(jì)算:
[0024]L=2*t*v
[0025]其中:L為最短光纖長度；
[0026]t為光脈沖寬度；
[0027]V為激光在光纖中的傳播速度。
[0028]為了獲得更好的實(shí)驗(yàn)效果，建議將光纖選的長一些，一般不要小于10倍理論值。
[0029]4.數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集模塊采用上海波匯通信科技有限公司的高速數(shù)據(jù)采集模塊，采樣頻率為100MHz，與計(jì)算機(jī)的通信采用RJ45接口。該數(shù)據(jù)采集模塊主要由光電探測電路和數(shù)據(jù)采集電路兩部分組成，其中光電探測電路負(fù)責(zé)將后向反射的光信號轉(zhuǎn)換為電信號并進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯?，放大倍?shù)應(yīng)在兆歐姆量級；高速數(shù)據(jù)采集電路將放大后的電信號進(jìn)行采樣，并將采集到的信號通過RJ45接口上傳到計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析。
[0030]5.計(jì)算機(jī)。采用普通的個(gè)人電腦即可。在該電腦中預(yù)裝matlab數(shù)據(jù)處理程序，該程序負(fù)責(zé)與數(shù)據(jù)采集模塊的通信和數(shù)字信號的分析。通過FFT分析得到信號的頻譜，然后對十次的頻譜求平均，輸出最終的信號頻譜。將得到的最終頻譜曲線與光源脈沖頻譜的_3dB頻譜曲線進(jìn)行比較，即可得出待測電路的帶寬。
[0031 ] 如圖2所示，基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試方法的主要工作流程如下:
[0032]第一步，調(diào)試脈沖光源發(fā)生器，使其發(fā)出固定脈寬和固定頻率的脈沖光，該脈沖光被接入至所述的光環(huán)形器中；
[0033]第二步，所述光環(huán)形器的一個(gè)輸出端連接輔助光纖，該輔助光纖的長度和脈沖光的脈寬有如下關(guān)系:L > 10*2*t*v,其中L為輔助光纖的長度,單位為米，t為脈寬,單位為納秒，V為激光在光纖中的傳播速度，單位為米每秒；
[0034]第三步，輔助光纖中的反射光進(jìn)入光環(huán)形器，由光環(huán)形器輸出光信號至數(shù)據(jù)采集模塊中，該數(shù)據(jù)采集模塊對采集到的光信號進(jìn)行模數(shù)變換，并將變化后的數(shù)字信號發(fā)送至計(jì)算機(jī)中；
[0035]第四步，由計(jì)算機(jī)對接收到的數(shù)字信號進(jìn)行頻譜分析，并與脈沖光源發(fā)生器的光源脈沖頻譜進(jìn)行對比，從而確定待測探測電路的頻響特性。
[0036]在基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試方法中，所述的計(jì)算機(jī)對數(shù)字信號進(jìn)行頻譜分析:采用matlab軟件對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行快速傅里葉變換(fast Fouriertransform，簡稱FFT變換)，繪制數(shù)據(jù)的頻譜曲線，為了盡量減少系統(tǒng)噪聲對信號的影響，取十次頻譜曲線進(jìn)行平均，得到數(shù)字信號最終的頻譜曲線；同樣的對光源脈沖也做相同的頻譜分析，繪制光源脈沖的頻譜曲線，并繪制一條光源脈沖頻譜的_3dB曲線；將得到的數(shù)字信號最終頻譜曲線與光源脈沖頻譜的_3dB曲線進(jìn)行比較，兩條曲線相交的頻譜點(diǎn)即為待測電路的帶寬，同時(shí)從信號頻譜曲線上也可以看出待測電路在同頻帶內(nèi)的平坦度。
[0037]在上述的測試方法中脈沖光源發(fā)出的激光經(jīng)過環(huán)形器進(jìn)入輔助光纖中，在光纖中傳輸時(shí)會產(chǎn)生反射光，該反射光由環(huán)形器進(jìn)入待測的探測電路中，探測電路將光信號轉(zhuǎn)換為電信號供數(shù)據(jù)采集模塊采集，采集到的信號上傳到上位機(jī)中，通過簡單的算法對其進(jìn)行頻譜分析。脈沖光源發(fā)出的光信號的頻譜是已知的，通過對探測電路輸出信號頻譜和脈沖光源信號頻譜的對比即可得到探測電路真實(shí)的頻響特性。
【權(quán)利要求】
1.一種基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置，其特征在于，該測試裝置包括有脈沖光源發(fā)生器、光環(huán)形器、輔助光纖、待測探測電路、數(shù)據(jù)采集模塊和計(jì)算機(jī)，所述的光環(huán)形器輸入端連接脈沖光源發(fā)生器以接收脈沖光，光環(huán)形器的一個(gè)輸出端連接輔助光纖以接收發(fā)射光，光環(huán)形器的另一個(gè)輸出端連接數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊連接計(jì)算機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置，其特征在于，所述的脈沖光源發(fā)生器或?yàn)榧す饷}沖光源模塊，或?yàn)椴捎眯盘柊l(fā)生器調(diào)制的可調(diào)制光源。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于OTDR的光電探測電路頻響特性測試裝置，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集模塊為頻率為IOOMHz的高速數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊與計(jì)算機(jī)的通信采用RJ45接口。
【文檔編號】G01R31/308GK203759204SQ201420014718
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月10日
【發(fā)明者】寧合偉, 曹進(jìn), 肖愷, 鮑巖, 劉廣賀, 柳躍, 黎載紅, 趙浩 申請人:上海波匯通信科技有限公司, 平湖波匯通信科技有限公司