一种基于空间线性叠加原理的光功率校准方法技术

本发明专利技术涉及一种基于空间线性叠加原理的光功率校准方法。其目的是为了实现了光功率低值溯源，同时解决了现有的校准装置体积大，不便于外出携带的问题。本发明专利技术中，被校光功率计值的测量值是按1/5和1/10倍率衰减，校准点满足了常规选点要求20％间隔五个点，和10％间隔10个点的校准需求。因为由光功率值从高到低的校准过程，降低了校准结果的分辨率，提高了校准结果的分辨率，降低了校准结果的测量不确定度。所采用的校准装置内部组成设备比较少，体积小，全自动化，无需大型光轨，所以操作简单、成本低、便于携带，可实现现场校准。可实现现场校准。可实现现场校准。

【技术实现步骤摘要】
一种基于空间线性叠加原理的光功率校准方法


[0001]本专利技术涉及一种光功率校准方法，特别是涉及一种用于基于空间线性叠加原理的光功率校准方法。属于光电计量


技术介绍

[0002]通信用光功率计的溯源依据规程《JJG 965
‑
2013通信用光功率计检定规程》和《JJG813
‑
2013光纤光功率计检定规程》，采用激光源作为标准光源进行检定校准。虽然规程中规定适用范围：功率测量范围低值到
‑
80dBm，但计量标准器和主要设备中的技术指标最低值为0dBm。在检定校准过程中默认为光功率计的线性度很好，功率值高于0dBm实现溯源，默认功率值低于0dBm已实现溯源。
[0003]由于环境和仪器本身噪声对光功率计低功率值影响严重，光功率计的低功率值时线性度并不是理想状态的。光功率计功率值高于0dBm准确可靠，并不代表功率值低于0dBm准确可靠，所以光功率计低值功率并未实现溯源。
[0004]采用间接测量方法，光功率＝光照度
×
光功率计接收面积。依据《JJG245
‑
2005光照度计检定规程》，所用的主要标准器为发光强度标准灯组、6米以上的导轨等。
[0005]据调研目前各大计量站已建立的光照度计的检定校准能力、发光强度标准灯组的发光强度和导轨的长度，可知光照度计的照度值大于等于1mW/cm2实现了溯源，而光照度计的照度值低于1mW/cm2无法溯源。
[0006]由于主要标准器中含有6米以上的导轨，导致标准器体积大，搬运困难，无法携带等问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于空间线性叠加原理的光功率校准方法，实现了光功率低值溯源，同时解决了现有的校准装置体积大，不便于外出携带的问题。能够准确方便的计量光功率计。
[0008]本专利技术一种基于空间线性叠加原理的光功率校准方法，所述校准包括以下步骤：
[0009]步骤1、装配校准装置，包括六套相同型号的具有一定光发散角的LED光源，记为A1光源、A2光源、A3光源、A4光源、A5光源、B光源，LED光源配套程控功率源、光电二极管光功率探头及配套光电流采集模块、标准光功率计及配套探头、光阑；
[0010]在空间正交平面上，光源位于平面YZ上，以原点为中心，以Y轴为对称轴，半径为R进行放置LED光源，LED光源发射轴线对准原点；
[0011]标准光功率计配套探头和光电二极管光功率探头位置设置在X轴上，以原点位中心，分别设置于
±
L处，标准光功率计配套探头和光电二极管光功率探头水平放置在XZ平面上，受光面指向Y轴正方向；
[0012]X轴
±
L处放置固定相同面积的两只光阑，光阑透过孔应全部位于标准光功率计配套探头和光电二极管光功率的有效位置上方；
[0013]开启所述所有仪器设备并预热；
[0014]步骤2、初始光功率校准：将标准光功率计配套探头和光电二极管光功率探头分别放置于位于X轴
±
L处的光功率计探头位置；设置B光源的配套程控功率源的电压电流值，点亮B光源，读取标准光功率计显示值，调节B光源的配套程控功率源的电压电流值使得标准光功率计显示值为P
R0
；记录此时B光源的配套程控功率源的电压电流值为V
S0
和I
S0
，功率为P
S0
，光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块电流为I
MB0
，此时，I
M0
所对应的光功率为P
R0
,即I
MB0
＝P
R0
/R
M0
，R
M0
为响应度,R
M0
＝P
R0
/I
MB0
；交换标准光功率计配套探头和光电二极管光功率探头的位置，重复上述步骤，取光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块的两次平均电流；关闭B光源；
[0015]步骤3、移除标准光功率计及配套探头，安装被校设备探头；
[0016]调整A1
‑
A5各光源功率：设置A1光源、A2光源、A3光源、A4光源、A5光源的配套程控功率源的电压电流值，点亮A1光源、A2光源、A3光源、A4光源、A5光源，使得每个光源的电源功率为1/5*P
S0
，依次分别开启A1光源、A2光源、A3光源、A4光源、A5光源，记录光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块电流I
MA11
、I
MA21
、I
MA31
，I
MA41
、I
MA51
，计算探头电流平均值I
Mavg1
，如某个光源模块开启时光功率计探头的电流与平均值的差异超过规定值，则按比例调整LED光源配套程控功率源功率，直至每个光功率计探头电流值与平均值的差异均小于规定值，此时LED光源配套程控功率源功率记为P
S11
、；P
S21
、P
S31
、P
S41
、P
S51
；
[0017]步骤4、调整A1
‑
A5光源的总光源功率，得到20％光功率：按步骤3设定的LED光源配套程控功率源功率，同时打开A1
‑
A5光源，记录光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块的电流I
MA2
；关闭A1
‑
A5光源，以对应光功率P0所设置的电功率，打开B光源，记录光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块的电流I
MB2
，关闭B光源；如I
MA2
与I
MB2
的差异超过设定值,按I
MA2
/I
MB2
的比例,同时调整A1
‑
A5光源的电功率，重复本操作，使I
A1
与I
B1
的差异不超过设定值，记录LED光源配套程控功率源的电压V
S12
、V
S22
、V
S32
、V
S42
、V
S52
和电流I
S12
、I
S22
、I
S32
、I
S42
、I
S52
，及功率P
S12
、P
S22
、P
S32
、P
S42
、P
S52
，分别各自对应初始光功率的1/5，即P
MA1
＝1/5*P
R0
；此时，A1
‑
A5光源中的单个光源打开时，对应的光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块电流为I
MA2
；
[0018本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空间线性叠加原理的光功率校准方法，其特征在于：所述校准包括以下步骤：步骤1、装配校准装置，包括六套相同型号的具有一定光发散角的LED光源，记为A1光源、A2光源、A3光源、A4光源、A5光源、B光源，LED光源配套程控功率源、光电二极管光功率探头及配套光电流采集模块、标准光功率计及配套探头、光阑；在空间正交平面上，光源位于平面YZ上，以原点为中心，以Y轴为对称轴，半径为R进行放置LED光源，LED光源发射轴线对准原点；标准光功率计配套探头和高稳定光功率探头位置设置在X轴上，以原点位中心，分别设置于
±
L处，标准光功率计配套探头和高稳定光功率探头水平放置在XZ平面上，受光面指向Y轴正方向；X轴
±
L处放置固定相同面积的两只光阑，光阑透过孔应全部位于标准光功率计配套探头和光电二极管光功率探头的有效区域位置上方；开启所述所有仪器设备并预热；步骤2、初始光功率校准：将标准光功率计配套探头和光电二极管光功率探头分别放置于位于X轴
±
L处的光功率计探头位置；设置B光源的配套程控功率源的电压电流值，点亮B光源，读取标准光功率计显示值，调节B光源的配套程控功率源的电压电流值使得标准光功率计显示值为P
R0
；记录此时B光源的配套程控功率源的电压电流值为V
S01
和I
S01
，光源供电功率为P
S01
，光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块电流为I
MB01
，此时，I
MB01
所对应的光功率为P
R0
,即I
MB01
＝P
R0
/R
M0
，R
M0
为响应度,R
M0
＝P
R0
/I
MB01
；交换标准光功率计配套探头和光电二极管光功率探头的位置，重复上述步骤，取光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块的两次平均电流和平均程控功率源功率,分别记作I
MB0
和P
S0
；关闭B光源；步骤3、移除标准光功率计及配套探头，安装被校设备探头；调整A1
‑
A5各光源功率为初始光功率约1/5的相同功率：设置A1光源、A2光源、A3光源、A4光源、A5光源的配套程控功率源的电压电流值，点亮A1光源、A2光源、A3光源、A4光源、A5光源，使得每个光源的供电功率为1/5*P
S0
，依次分别开启A1光源、A2光源、A3光源、A4光源、A5光源，记录光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块电流I
MA11
、I
MA21
、I
MA31
，I
MA41
、I
MA51
，计算探头电流平均值I
Mavg1
，如某个光源模块开启时光功率计探头的电流与平均值的差异超过规定值，则按比例调整LED光源配套程控功率源功率，直至每个光功率计探头电流值与平均值的差异均小于规定值，此时LED光源配套程控功率源供电功率记为P
S11
、P
S21
、P
S31
、P
S41
、P
S51
；步骤4、调整A1
‑
A5光源的总光源功率，得到20％光功率：按步骤3设定的LED光源配套程控功率源功率，同时打开A1
‑
A5光源，记录光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块的电流I
MA2
’
；关闭A1
‑
A5光源，以对应光功率P
R0
所设置的电功率，打开B光源，记录光电二极管光功率探头的配套光电流采集模块的电流I
MB2
，关闭B光源；如I
MA2
’
与I
MB2
的差异超过设定值,按I
MA2
’
/I
MB2
的比例,同时调整A1
‑
A5光源的电功率，重复本操作，使I
A1
与I
B1
的差异不超过设定值，记录LED光源配套程控功率源的电压V
S12
、V
S22
、V
S32
、V
S42
、V
S52
和电流I
S12
、I
S22
、I
S32
、I
S42
、I
S52
，及功率P
S12
、P
S22
、P
...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚劲松，徐迎春，刘冲，张珊，何丽娇，
申请(专利权)人：中国电子技术标准化研究院，
类型：发明
国别省市：