基于51單片機的光功率計的設計

　　摘要：通過光電傳感器將待測光信號變化轉變?yōu)槟M信號，對模擬信號進行AD處理分析得到光信號的參數(shù)特性并在51單片機上通過串口通訊輸出。

　　1 背景概述

　　1.1 光功率定義

　　光功率是光在單位時間內所做的功。光功率常用單位是毫瓦(mW)和分貝(dB)，其中兩者關系為1mW=0dB，而小于1mW的分貝為負值。例如，在光纖收發(fā)器或交換機說明書中，有其產品的發(fā)光和接收光功率，通常發(fā)光小于0dB。

　　接收端所能夠接收的最小光功率稱為靈敏度，能接收的最大光功率減去靈敏度的值稱為動態(tài)范圍，發(fā)光功率減去接收靈敏度是允許光纖損耗值。

　　1.2 使用分貝做單位主要有兩個好處

　　(1)數(shù)值較小，便于記錄。電路放大倍數(shù)通常數(shù)量級較大，有些大型電路甚至達到萬級以上。用分貝表示時，先轉化為對數(shù)，數(shù)值較小，便于記錄。(2)運算方便。放大器級聯(lián)時，總的放大倍數(shù)是各級相乘。用分貝做單位時，總增益就是相加。如果某個功率放大器第一級的放大倍數(shù)是100倍(20dB)，第二級是20倍(13dB)，則總功率放大倍數(shù)為2 000倍，總增益33dB。

　　1.3 光功率計的設計要點

　　針對實際應用，要選擇適合的光功率計，應該關注以下各點：

　　(1)選擇最優(yōu)的探頭類型和接口類型。

　　(2)評價校準精度和編寫校準程序，與光纖和接頭要求范圍相匹配。

　　(3)確定這些型號與測量范圍和顯示分辨率相一致。

　　(4)具備直接插入損耗測量功能。

　　2 實驗器件

　　光功率計探頭(光電傳感器)，P89V51單片機實驗板，RC低通濾波電路，TL074，CS5550，導線若干。

　　3 各功能模塊詳解

　　3.1 光功率計探頭

　　光功率計探頭，是光信號轉換為電信號的核心部件。探頭帶有光電傳感器，用來接收被測光源的輻射并將其轉換為電流信號。探頭采用雙線正負兩個端口輸出。當被檢測光源強度發(fā)生變化時，傳感器輸出的電流會隨之改變。我們通過對電流量變化進行轉換分析最終獲得外部光源的光功率變化參數(shù)。