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光信号的强弱通过光功率值的大小来进行衡量,光功率计就是测量光功率的仪器。在光电探测、光纤传感和光纤通信等领域均需要对光的功率进行测量,光功率计是光信号检测技术中最常用的仪表之一。 目前市场上光功率计主要分为台式和便携式两种类型。台式机的测量精度高,动态范围大,但是功耗和体积大,不易携带,一般用于有稳定电源供电的室内。便携式光功率计使用电池供电,体积小、易携带,但是普遍存在测量精度低,动态范围小等问题,且一般整机的功耗相对较大,电池供电时间不长。国外部分厂家生产的便携式光功率计测量精度和动态范围等性能较好,但价格偏贵。 本文研制了高精度、宽动态范围、低功耗的便携式光功率计。首先,对光功率计的原理进行了分析,将光信号的接收,光电转换,量程切换,增益放大,数据处理等部分进行了详细的叙述。其次,对光功率计的电流电压转换部分进行了深入的研究,采用对数放大器作为放大芯片。该芯片动态范围宽,转换精度高,输入电流与输出电压成线性关系,不需要进行量程切换,使得光功率计的测试性能得到提高。且芯片本身带有增益和低通滤波器,简化了电路,减少了因分立器件多而产生的误差和功耗。最后,优化了软件流程,并进行了低功耗设计。用单片机对外设电源进行控制,在长时间不使用时进入休眠状态,以降低功耗。由于所选用的单片机本身的功耗很低,且具有休眠功能,在休眠模式下的功耗为纳瓦级,使得整机的功耗降低,待机时间延长。 实验结果表明,本文所设计的光功率计的动态范围可达到80dB,测量精度可达±0.2dBm,且整机正常工作时功耗为32mA,待机时功耗降为200nA左右。实现了高精度、宽动态范围、低功耗的设计目的。