光纤插回损与故障检测系统的设计与实现

摘要

本文研发了一种一体化、多功能光纤测试仪，可以测试光器件的光插损、光回损以及检测光纤线路性能优劣，同时能够自带稳定光源输出。提出了有效的光纤测试方案和采用锁相放大检测技术，实现大动态范围、高精度的测量光纤性能指标。目前国外光纤通信测试仪器不仅价位高昂还测试流程复杂，同时国内有些科研机构尽管研发出测量光纤测试仪器，但是大多数只具有单一测试功能，对于一体化、多功能光纤测试产品研究比较少。
　　本课题主要工作如以下几个方面：
　　（1）深入分析光插回损测试、故障定位测试工作原理和测试方法，比较分析各种测试方案的优缺点和研究光电微弱信号低噪处理技术方法，提出一种性价比高光回损测试和故障定位检测的可行性方案。
　　（2）详细分析与设计光纤检测系统的硬件电路，从其方案设计、芯片选型、电源电路功耗估算与设计、锁相放大检测微弱信号技术角度出发完成系统硬件电路模块设计，同时搭建各个参数测试系统硬件电路。
　　（3）结合各个参数测试方法进行软件编程设计方法规划、应用测试功能软件设计。在集成开发环境MPLAB X IDE软件平台进行稳定光源输出、光插损测试、光回损测试以及故障定位模块流程图设计及软件代码编写。
　　（4）整体参数进行系统测试与性能分析。通过标准光功率计、标准光器件校验、标称光纤一系列测试仪器进行各个参数模块测试，验证实际参数测试指标与预期设计指标以及性能稳定性。
　　检测系统的性能优势主要体现在以下几个方面：一是光回损测量动态范围大，最小能检测到-75dBm反射光功率，实现1010? A级微弱光电流检测；二是精度高，光源稳定输出15min稳定度?0.018dB，1h稳定度?0.02dB，故障定位最小能分辨距离2m；三是低成本，系统芯片选型成本适中且高性能。最终实现了光回损、光插损、故障定位检测多功能、一体化光纤测试仪。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的目的与意义

1.3 国内外研究现状分析与发展趋势

1.4课题的研究内容与本文的结构安排

第2章 光纤检测系统的需求分析与方案设计

2.1 检测系统的需求分析

2.2 检测系统的测试参数分析

2.3 光纤插回损与故障检测系统的方案设计

2.4 本章小结

第3章 光纤插回损与故障检测系统的硬件设计

3.1 检测系统的硬件总体结构

3.2 稳定光源模块硬件电路的设计

3.3 控制系统模块电路的设计

3.4 低噪前置放大模块设计

3.5 相干检测电路的设计

3.6 系统功耗计算与电源电路设计

3.7 本章小结

第4章 光纤插回损与故障检测系统的软件设计

4.1 系统软件的整体设计

4.2 系统应用功能模块程序设计

4.3 本章小结

第5章光纤检测系统的测试与分析

5.1 系统基本功能测试

5.2 光源稳定性能的测试

5.3 光回损模块的测试与分析

5.4 光插损模块的测试与分析

5.5 光纤故障模块的测试与分析

5.6 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录