基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪，包括FPGA控制模块，以太网接口模块，无线通讯模块，激光器，方向耦合器，光电探测器，信号调理单元，A/D转换模块，光纤连接器、电源和SRAM存储单元；所述FPGA控制模块包括：A/D转换控制器，NoisII处理器，SRAM控制器，滤波器，Avalon内部交换总线，激光器控制模块，无线通讯控制器，以太网接口控制器。本实用新型专利技术的有益效果是体积小、成本低、可靠性高、扩展性强、软件功能升级方便等特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光纤通信
，尤其是涉及一种基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪。
技术介绍
光时域反射仪（OpticalTimeDomainReflectometer，简称OTDR）是利用光线在光纤中传输时的散射和反射而制成的精密仪表，它被广泛应用于光纤连接的现场监视和连接损耗测量评价。在光缆线路的维护、施工、抢修之中，OTDR可以比较精确地进行光纤长度、光纤传输衰减、接头衰减和故障定位等方面的测量。传统的OTDR中通常将测量光路、信号采集与处理电路、显示模块等部件集中于一体。这种结构的ODTR存在成本高、功能扩展差、软件升级不便、存储空间小等不足。此外，它们的显示分辨率一般不高，重量、体积偏大，携带操作不变。有些OTDR通过串行接口（UART或USB）与PC机进行通讯，在PC机上进行测试参数设定和测试数据显示。虽然它们的功能扩展性较好、数据存储空间也很大，可是在现场测试时携带不方便，且成本较高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构简单、操作简单的基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪，解决了现有技术中光时域反射仪成本高、功能扩展差、软件升级不便、存储空间小等问题。本技术的技术方案是：基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪，包括FPGA控制模块、以太网接口模块、无线通讯模块、激光器、方向耦合器、光电探测器、信号调理单元、A/D转换模块、光纤连接器、电源和SRAM存储单元；所述FPGA控制模块的以太网控制信号输出输入端口与以太网接口模块的控制信号输入输出端口相连；所述FPGA控制模块的无线通讯信号输出输入端口与无线通讯模块的控制信号输入输出端口相连；所述无线通讯模块的无线数据输出端口以无线通讯方式与智能终端平台的无线数据接收端口相连；所述FPGA控制模块的激光控制信号输出端口与激光器的控制信号输入端口相连；所述FPGA控制模块的存储控制信号输出输入端口与SRAM存储单元的控制信号输入输出端口相连；所述激光器的光脉冲信号输出端口与方向耦合器的光信号输入端口相连；所述方向耦合器的光信号输出端口与光纤连接器的光信号输入端口相连，所述方向耦合器的光信号输出端口与光电探测器的光信号输入端口相连；所述光纤连接器的另一端连接待测光纤；所述光电探测器的光信号输出端口与信号调理单元的信号输入端口相连；所述信号调理单元的信号输出端口与A/D转换模块的信号输入端口相连；所述A/D转换模块的信号输出端口与所述FPGA控制模块的数字信号输入端口相连。进一步，所述FPGA控制模块用于控制对所述以太网接口模块、无线通讯模块、激光器、方向耦合器、光电探测器、信号调理单元、A/D转换模块、光纤连接器和SRAM存储单元的运行，并对所述以太网接口模块、无线通讯模块、A/D转换模块和SRAM存储单元输入数据进行处理；所述以太网接口模块用于数据的以太网方式传输；所述无线通讯模块用于数据的无线通讯方式传输；所述激光器用于产生一定脉冲宽度的光脉冲信号，所述脉冲宽度为5ns~2us；所述方向耦合器用于将散射和反射光定向传输到光电探测器中；所述光电探测器用于将光脉冲信号在光纤中传输时所产生的瑞利背向散射和菲涅尔反射的光信号转换为电信号；信号调理单元用于对所述光电探测器输出电信号的调理，使所述电信号符合A/D转换模块的输入标准；所述A/D转换模块用于将模拟电信号转化为数字信号；所述SRAM存储单元用于储存所述FPGA控制模块的测试数据。进一步，所述FPGA控制模块包括：A/D转换控制器，NoisII处理器，SRAM控制器，滤波器，Avalon内部交换总线，激光器控制模块，无线通讯控制器，以太网接口控制器；所述NoisII处理器，SRAM控制器，滤波器，激光器控制模块，无线通讯控制器和以太网接口控制器的数据信号传输端口均与Avalon内部交换总线相连；所述A/D转换控制器的控制信号输入端口即为所述FPGA控制模块的数字信号输入端口，所述A/D转换控制器的控制信号输出端口与滤波器的信号输入端口相连；所述SRAM控制器的控制信号输出端口即为所述FPGA控制模块的存储控制信号输出端口；所述激光器控制模块的控制信号输出端口即为所述FPGA控制模块的激光控制信号输出端口；所述无线通讯控制器的控制信号输出端口即为所述FPGA控制模块的无线通讯信号输出端口；所述以太网接口控制器的控制信号输出端口即为所述FPGA控制模块的以太网控制信号输出端口。进一步，所述A/D转换控制器用于产生对所述A/D转换模块的控制信号，控制A/D转换模块的运行，并接收A/D转换模块输出的数字信号；所述NoisII处理器用于控制所述光脉冲信号的宽度及时间，并对滤波器处理后的数据进行分析；所述SRAM控制器用于控制SRAM存储单元的运行；所述滤波器用于滤除A/D转换控制器输出信号中的干扰信号；所述激光器控制模块用于产生激光器控制信号，控制所述激光器的运行；所述无线通讯控制器用于控制无线通讯模块的运行；所述以太网接口控制器用于控制以太网接口模块的运行。进一步，所述FPGA控制模块利用硬件描述语言开发出光脉冲信号控制模块，所述光脉冲信号控制模块挂在Avalon内部交换总线上，用于产生并输出光脉冲信号。进一步，所述无线通讯模块将测试结果及数据以报文格式向外发送至智能终端平台。进一步，所述智能终端平台包括光时域反射仪应用软件和嵌入式数据库；所述应用软件用于显示所述光时域反射仪的测量数据及结果；所述嵌入式数据库用于存储所述测试数据及结果。进一步，所述应用软件具有测试操作功能、测试结果实时显示功能、历史测试数据查询功能、事件分析打印界面、测试数据网络共享功能和系统参数设置功能。本技术具有的优点和积极效果是：该装置具有体积小、成本低、可靠性高、扩展性强、软件功能升级方便等特点。利用它能够进行光纤长度、光纤传输衰减、接头衰减和故障定位测量，在光纤连接的现场监视和连接损耗测量评价等发面发挥重要作用。1.具有无线通讯功能的嵌入式OTDR装置由于无显示屏，降低了系统的成本，并大幅度地减少了系统功耗，延长了电池的供电时间。2.采用单一的FPGA芯片实现光源、数据采集、数据传输的控制功能，提高了系统的可靠性、稳定性。3.光纤测试部分与结果显示部分分离，利用智能手机或平板实现测试结果显示，减轻操作人员的劳动强度（智能手机或平板重量比较轻）。4.工作方式灵活，易于扩展，一台智能终端可以同时控制多个具有无线通讯功能的嵌入式OTRD装置的工作。5.OTDR系统通常需要获取整条光纤的信号，数据量庞大。采用FPGA进行数据处理，提高了系统的数据处理能力和减少了数据传输的时间。在一定意义上，提高了OTDR的测量精度（相同的测量时间）。附图说明图1为基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪的结构示意图；图2为FPGA控制模块1的内部结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本技术做详细说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪，其特征在于：包括FPGA控制模块（1）、以太网接口模块（2）、无线通讯模块（3）、激光器（4）、方向耦合器（5）、光电探测器（6）、信号调理单元（7）、A/D转换模块（8）、光纤连接器（9）、电源（10）和SRAM存储单元（11）； 所述FPGA控制模块（1）的以太网控制信号输出输入端口与以太网接口模块（2）的控制信号输入输出端口相连；所述FPGA控制模块（1）的无线通讯信号输出输入端口与无线通讯模块（3）的控制信号输入输出端口相连；所述无线通讯模块（3）的无线数据输出端口以无线通讯方式与智能终端平台的无线数据接收端口相连；所述FPGA控制模块（1）的激光控制信号输出端口与激光器（4）的控制信号输入端口相连；所述FPGA控制模块（1）的存储控制信号输出输入端口与SRAM存储单元（11）的控制信号输入输出端口相连；所述激光器（4）的光脉冲信号输出端口与方向耦合器（5）的光信号输入端口相连；所述方向耦合器（5）的光信号输出端口（a）与光纤连接器（9）的光信号输入端口相连，所述方向耦合器（5）的光信号输出端口（b）与光电探测器（6）的光信号输入端口相连；所述光纤连接器（9）的另一端连接待测光纤；所述光电探测器（6）的光信号输出端口与信号调理单元（7）的信号输入端口相连；所述信号调理单元（7）的信号输出端口与A/D转换模块（8）的信号输入端口相连；所述A/D转换模块（8）的信号输出端口与所述FPGA控制模块（1）的数字信号输入端口相连。...

【技术特征摘要】
1.基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪，其特征在于：包括FPGA控制模块（1）、以太网接口模块（2）、无线通讯模块（3）、激光器（4）、方向耦合器（5）、光电探测器（6）、信号调理单元（7）、A/D转换模块（8）、光纤连接器（9）、电源（10）和SRAM存储单元（11）；所述FPGA控制模块（1）的以太网控制信号输出输入端口与以太网接口模块（2）的控制信号输入输出端口相连；所述FPGA控制模块（1）的无线通讯信号输出输入端口与无线通讯模块（3）的控制信号输入输出端口相连；所述无线通讯模块（3）的无线数据输出端口以无线通讯方式与智能终端平台的无线数据接收端口相连；所述FPGA控制模块（1）的激光控制信号输出端口与激光器（4）的控制信号输入端口相连；所述FPGA控制模块（1）的存储控制信号输出输入端口与SRAM存储单元（11）的控制信号输入输出端口相连；所述激光器（4）的光脉冲信号输出端口与方向耦合器（5）的光信号输入端口相连；所述方向耦合器（5）的光信号输出端口（a）与光纤连接器（9）的光信号输入端口相连，所述方向耦合器（5）的光信号输出端口（b）与光电探测器（6）的光信号输入端口相连；所述光纤连接器（9）的另一端连接待测光纤；所述光电探测器（6）的光信号输出端口与信号调理单元（7）的信号输入端口相连；所述信号调理单元（7）的信号输出端口与A/D转换模块（8）的信号输入端口相连；所述A/D转换模块（8）的信号输出端口与所述FPGA控制模块（1）的数字信号输入端口相连。
2.根据权利要求1所述的基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪，其特征在于：所述FPGA控制模块（1）用于控制对所述以太网接口模块（2）、无线通讯模块（3）、激光器（4）、方向耦合器（5）、光电探测器（6）、信号调理单元（7）、A/D转换模块（8）、光纤连接器（9）和SRAM存储单元（11）的运行，并对所述以太网接口模块（2）、无线通讯模块（3）、A/D转换模块（8）和SRAM存储单元（11）输入数据进行处理；所述以太网接口模块（2）用于数据的以太网方式传输；所述无线通讯模块（3）用于数据的无线通讯方式传输；所述激光器（4）用于产生光脉冲信号，所述光脉冲信号的脉冲宽度为5ns~2us；所述方向耦合器(5)用于将散射和反射光定向传输到光电探测器(6)中；所述光电探测器（6）用于将光脉冲信号在光纤中传输时所产生的瑞利背向散射和菲涅尔反射的光信号转换为电信号；信号调理单元（7）用于对所述光电探测器（6）输出电信号的调理，使所述电信号符合A/D转换模块（8）的输入标准；所述A/D转换模块（8）用于将模拟电信号转化为数字信号；所述SRAM存储单元（11）用于储存所述FPGA控制模块（1）的测试数据。
3.根据权利要求1或2所述的基于FPGA与无线通讯技术的嵌入式光时域反射仪，其特征在于：所述FPGA控制模块（1）包括：A/D转换控制器（1-1），NoisII处理器（1-2），SRAM控制器（1-3），滤波器（1-4），Avalon内部交换总线（1-5），激光器控制模块（1-6），无线通讯控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄育飞，
申请(专利权)人：天津纤测道客科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：天津;12