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精密光纤功率计的设计
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The Design of Precision Fiber Dynamometer
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■哈尔滨工业大学八达集团 王红茹
哈尔滨工业大学虚拟仪器公司 赵长有
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光纤光功率计的电路设计
光纤光功率计的电路设计主要包括光电转换、模拟信号处理、模数转换、单片机数据处理、光功率液晶显示五部分。原理框图如图1。
1.光电转换
光电转换的基本原理是利用光电二极管FU15PD将光信号转换成电信号。基本原理是当被测光照射到光探测器上时，产生相应的光电流，将光信号转化成电信号。
2.模拟信号处理
由图1可以看出，光电转换后得到的电信号经过模拟信号处理送到单片机。由于光电转换后得到的是电流信号，在模拟信号处理中用运算放大器将其转换成电压信号。用TLC2654、MAX303等芯片，实现对信号的斩波、检相、放大、滤波等处理，使信号的电压值达到＋5V左右。
3.模数转换（A/D）
模拟信号处理后得到的＋5V左右的电压信号被送入模数转换器(ADC）转换成数字信号。这里ADC芯片选用的是CS5529。它是Crystal
Simeconductor公司生产的一种低功耗、可编程16位 - ADC。电压信号经过CS5529后产生16位串行数字信号送给80C51单片机进行数据处理。
4.单片机数据处理
单片机数据处理完成对输入的电压信号进行数字滤波、浮点运算、对数运算。经过一系列数值运算后得到采集到的光信号的功率值，送液晶显示。
5.液晶显示
液晶显示就是将单片机送来的当前光纤光功率值用数字的形式显示出来，例如：22.5dBm。
单片机数据处理程序框图
单片机数据处理框图如图2。单片机程序将模数转换器（A/D）采集来的16位数字电压信号经过数字滤波、浮点运算、对数运算等一系列计算最终得到当前光纤中传输光的光功率值。
1.数字滤波
程序中采用数字滤波技术减少外界干扰对当前光纤中光的光功率值的影响，保证测量的准确性。
2.浮点运算、对数运算
运用标准C语言编程技术，采用浮点运算、对数运算提高数值计算的准确程度。
结论
设计中选用了高性能的FU15PD激光二极管、16位A/D转换器、高速单片机80C51，这样保证了准确测量光纤中传输光的光功率。程序中采用C语言编程以及数字滤波技术、浮点运算、对数运算，使得光功率值达到了要求的测量精度。
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