基于fpga與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于光纖通信技術領域，尤其是涉及一種基于FPGA與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀。
【背景技術】
[0002]光時域反射儀(OpticalTime Domain Ref lectometer，簡稱 0TDR)是利用光線在光纖中傳輸時的散射和反射而制成的精密儀表，它被廣泛應用于光纖連接的現(xiàn)場監(jiān)視和連接損耗測量評價。在光纜線路的維護、施工、搶修之中，0TDR可以比較精確地進行光纖長度、光纖傳輸衰減、接頭衰減和故障定位等方面的測量。
[0003]傳統(tǒng)的0TDR中通常將測量光路、信號采集與處理電路、顯示模塊等部件集中于一體。這種結構的0DTR存在成本高、功能擴展差、軟件升級不便、存儲空間小等不足。此外，它們的顯示分辨率一般不高，重量、體積偏大，攜帶操作不變。有些0TDR通過串行接口(UART或USB)與PC機進行通訊，在PC機上進行測試參數(shù)設定和測試數(shù)據(jù)顯示。雖然它們的功能擴展性較好、數(shù)據(jù)存儲空間也很大，可是在現(xiàn)場測試時攜帶不方便，且成本較高。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種結構簡單、操作簡單的基于FPGA與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀，解決了現(xiàn)有技術中光時域反射儀成本高、功能擴展差、軟件升級不便、存儲空間小等問題。
[0005]本實用新型的技術方案是:基于FPGA與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀，包括FPGA控制模塊、以太網(wǎng)接口模塊、無線通訊模塊、激光器、方向耦合器、光電探測器、信號調理單元、A/D轉換模塊、光纖連接器、電源和SRAM存儲單元；所述FPGA控制模塊的以太網(wǎng)控制信號輸出輸入端口與以太網(wǎng)接口模塊的控制信號輸入輸出端口相連；所述FPGA控制模塊的無線通訊信號輸出輸入端口與無線通訊模塊的控制信號輸入輸出端口相連；所述無線通訊模塊的無線數(shù)據(jù)輸出端口以無線通訊方式與智能終端平臺的無線數(shù)據(jù)接收端口相連；所述FPGA控制模塊的激光控制信號輸出端口與激光器的控制信號輸入端口相連；所述FPGA控制模塊的存儲控制信號輸出輸入端口與SRAM存儲單元的控制信號輸入輸出端口相連；所述激光器的光脈沖信號輸出端口與方向親合器的光信號輸入端口相連；所述方向耦合器的光信號輸出端口與光纖連接器的光信號輸入端口相連，所述方向耦合器的光信號輸出端口與光電探測器的光信號輸入端口相連；所述光纖連接器的另一端連接待測光纖；所述光電探測器的光信號輸出端口與信號調理單元的信號輸入端口相連；所述信號調理單元的信號輸出端口與A/D轉換模塊的信號輸入端口相連；所述A/D轉換模塊的信號輸出端口與所述FPGA控制模塊的數(shù)字信號輸入端口相連。
[0006]進一步，所述FPGA控制模塊用于控制對所述以太網(wǎng)接口模塊、無線通訊模塊、激光器、方向耦合器、光電探測器、信號調理單元、A/D轉換模塊、光纖連接器和SRAM存儲單元的運行，并對所述以太網(wǎng)接口模塊、無線通訊模塊、A/D轉換模塊和SRAM存儲單元輸入數(shù)據(jù)進行處理；所述以太網(wǎng)接口模塊用于數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)方式傳輸；所述無線通訊模塊用于數(shù)據(jù)的無線通訊方式傳輸；所述激光器用于產(chǎn)生一定脈沖寬度的光脈沖信號，所述脈沖寬度為5ns~2us ;所述方向耦合器用于將散射和反射光定向傳輸?shù)焦怆娞綔y器中；所述光電探測器用于將光脈沖信號在光纖中傳輸時所產(chǎn)生的瑞利背向散射和菲涅爾反射的光信號轉換為電信號；信號調理單元用于對所述光電探測器輸出電信號的調理，使所述電信號符合A/D轉換模塊的輸入標準；所述A/D轉換模塊用于將模擬電信號轉化為數(shù)字信號；所述SRAM存儲單元用于儲存所述FPGA控制模塊的測試數(shù)據(jù)。
[0007]進一步，所述FPGA控制模塊包括:A/D轉換控制器，NoisII處理器，SRAM控制器，濾波器，Avalon內(nèi)部交換總線，激光器控制模塊，無線通訊控制器，以太網(wǎng)接口控制器；
[0008]所述NoisII處理器，SRAM控制器，濾波器，激光器控制模塊，無線通訊控制器和以太網(wǎng)接口控制器的數(shù)據(jù)信號傳輸端口均與Avalon內(nèi)部交換總線相連；
[0009]所述A/D轉換控制器的控制信號輸入端口即為所述FPGA控制模塊的數(shù)字信號輸入端口，所述A/D轉換控制器的控制信號輸出端口與濾波器的信號輸入端口相連；
[0010]所述SRAM控制器的控制信號輸出端口即為所述FPGA控制模塊的存儲控制信號輸出端口 ；
[0011]所述激光器控制模塊的控制信號輸出端口即為所述FPGA控制模塊的激光控制信號輸出端口；
[0012]所述無線通訊控制器的控制信號輸出端口即為所述FPGA控制模塊的無線通訊信號輸出端口；
[0013]所述以太網(wǎng)接口控制器的控制信號輸出端口即為所述FPGA控制模塊的以太網(wǎng)控制信號輸出端口。
[0014]進一步，所述A/D轉換控制器用于產(chǎn)生對所述A/D轉換模塊的控制信號，控制A/D轉換模塊的運行，并接收A/D轉換模塊輸出的數(shù)字信號；所述NoisII處理器用于控制所述光脈沖信號的寬度及時間，并對濾波器處理后的數(shù)據(jù)進行分析；所述SRAM控制器用于控制SRAM存儲單元的運行；所述濾波器用于濾除A/D轉換控制器輸出信號中的干擾信號；所述激光器控制模塊用于產(chǎn)生激光器控制信號，控制所述激光器的運行；所述無線通訊控制器用于控制無線通訊模塊的運行；所述以太網(wǎng)接口控制器用于控制以太網(wǎng)接口模塊的運行。
[0015]進一步，所述FPGA控制模塊利用硬件描述語言開發(fā)出光脈沖信號控制模塊，所述光脈沖信號控制模塊掛在Avalon內(nèi)部交換總線上，用于產(chǎn)生并輸出光脈沖信號。
[0016]進一步，所述無線通訊模塊將測試結果及數(shù)據(jù)以報文格式向外發(fā)送至智能終端平臺。
[0017]進一步，所述智能終端平臺包括光時域反射儀應用軟件和嵌入式數(shù)據(jù)庫；所述應用軟件用于顯示所述光時域反射儀的測量數(shù)據(jù)及結果；所述嵌入式數(shù)據(jù)庫用于存儲所述測試數(shù)據(jù)及結果。
[0018]進一步，所述應用軟件具有測試操作功能、測試結果實時顯示功能、歷史測試數(shù)據(jù)查詢功能、事件分析打印界面、測試數(shù)據(jù)網(wǎng)絡共享功能和系統(tǒng)參數(shù)設置功能。
[0019]本實用新型具有的優(yōu)點和積極效果是:
[0020]該裝置具有體積小、成本低、可靠性高、擴展性強、軟件功能升級方便等特點。利用它能夠進行光纖長度、光纖傳輸衰減、接頭衰減和故障定位測量，在光纖連接的現(xiàn)場監(jiān)視和連接損耗測量評價等發(fā)面發(fā)揮重要作用。
[0021]1.具有無線通訊功能的嵌入式0TDR裝置由于無顯示屏，降低了系統(tǒng)的成本，并大幅度地減少了系統(tǒng)功耗，延長了電池的供電時間。
[0022]2.采用單一的FPGA芯片實現(xiàn)光源、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂乒δ埽岣吡讼到y(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性。
[0023]3.光纖測試部分與結果顯示部分分離，利用智能手機或平板實現(xiàn)測試結果顯示，減輕操作人員的勞動強度(智能手機或平板重量比較輕)。
[0024]4.工作方式靈活，易于擴展，一臺智能終端可以同時控制多個具有無線通訊功能的嵌入式0TRD裝置的工作。
[0025]5.0TDR系統(tǒng)通常需要獲取整條光纖的信號，數(shù)據(jù)量龐大。采用FPGA進行數(shù)據(jù)處理，提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力和減少了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r間。在一定意義上，提高了 0TDR的測量精度(相同的測量時間)。
【附圖說明】
[0026]圖1為基于FPGA與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀的結構示意圖；
[0027]圖2為FPGA控制模塊1的內(nèi)部結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本實用新型做詳細說明。
[0029]如圖1-2所示，本實用新型的基于FPGA與無線通訊技術的嵌入式光時域反射儀由鋰電池供電，以FPGA為控制核心，不使用顯示模塊。所述嵌入式光時域反射儀包括:FP