吉林化工学院毕业设计(论文)小论文模版.doc

生物与食品工程学院 毕业小论文 学生学号 学生姓名 王某某 专业班级 生工101102 指导教师 张某某 教 授 联合指导教师 XXX 教 授 完成日期 2014.6.18 吉林化工学院 Jilin Institute of Chemical Technology 附件1例文：附件2撰写规范 一种精密光功率测量方法 吴 鹏,艾学忠* （信息与控制工程学院，自动化 0101班） 摘　要：本文介绍一种精密光功率测量方法，测量范围为-70～10dBm。分析了PIN光电接收元件的P-I（光功率-光电流）特性实际模型的建立以及光功率测量电路的实现方法。 关键词：光功率；对数放大；A/D；单片机 0 引 言 光纤损耗是反映光纤通路技术指标的重要参数，光纤损耗的测量有两种基本方法：一种是测量通过光纤的传输光功率，称剪断法和插入法；另一种是测量光纤的后向散射光功率，称后向散射法。剪断法是使用较多的测量方法，不论哪种方法，要测量光纤通路损耗量（衰减量），都必须测量光功率。那么，如何能精确测量光功率呢？本文介绍一种建立光功率-光电流实际测量模型及应用对数运算放大电路实现光功率测量的方法。 测量原理 光功率测量系统如图1所示，光源通过注入装置向光纤输入光信号，检测器对通过光纤的光信号进行检测。假设在A点测得的光功率为P1，检测器的光电流为I1，在B点测得的光功率为P2，检测器的光电流为I2， PIN光电二极管的暗电流为I0。则可得出检测器PIN光电二极管接收光功率和光电流之间的实际模型为： （1） 分析（1）式，如果通过定标测得一组光功率P1对应的光电流I1，就可以通过测量任意光电流I2来测量产生此光电流的光功率值P2，这就是光功率测量原理。 电路设计 光-电转换电路 光-电转换电路如图2所示，PIN光电二极管接收到光纤中的光信号后，产生与光强对应的电流信号I，电流I经运算放大电路构成的I-U转换电路转换成电压信号U输出。S1、S2用来切换I-U转换的增益，以适应不同的光强信号。在这部分电路中所选运放为OPA2335，该器件为极低温漂和失调的精密运算放大器。在图2中有下式成立： （2） 式中：I为光电检测器件的输出光电流；R为运放电路的等效反馈电阻，与电阻R1、R2、R3以及开关S1、S2的状态有关；U为光电转换电路输出电压。 从式（1）中可以看出光信号强度在-70～10dBm范围变化时对应的光电流将跨越8个数量级，要达到一定的测量精度线性放大电路难以实现。因此，要将光-电转换后的信号进行对数运算。对数运放选用MAX4206，MAX4206的功能是计算输入电流与基准电流(外部或内部生成的)比的对数，提供对应的电压输出，其缺省比例系数为0.25V/10倍。该器件工作于+2.7V至+11V的单电源或±2.7V至±5.5V的双电源，输入信号在10nA至1mA的范围。要使测量范围扩展到-70～10dBm 即跨越超过5个数量级，必须在光-电转换电路通过S1、S2对信号进行增益调整。 由MAX4206构成的对数运算电路如图3所示。 （3） 对数运放的输入电流ILOGIN为： （4） 由（2）、（3）、（4）式及Ui=U得： （5） 对数运算电路的输出电压为： （6） 式（6）中，通过调整R11能够改变对数运算参比电流值，以使对数运算电路适应不同的输入信号范围。 A/D转换电路 对数运算处理后的信号LOGV1经A/D（选ADS1110）转换后才能送给单片机（选用AT89C52），单片机运算处理后得出测量结果，由液晶（选RT12232F）显示出来，完成测量功能。由于只有A/D转换器件涉及测量精度，在此仅介绍ADS1110的特性、ADS1110与单片机及模拟信号接口方式。 ADS1110是美国TI公司生产的低功耗、微封装、16位A/D转换器。其特性为：SOT23-6型封装体积极小，16位分辨不丢码，最大非线性误差0.0125% ，连续自校准，可设