TKGT-型光纖音頻信號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)儀器評(píng)估報(bào)告

關(guān)于TKGT-型光纖音頻信號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)儀器評(píng)估報(bào)告前言通過(guò)TKGT-型光纖音頻信號(hào)傳輸實(shí)驗(yàn)儀器對(duì)音頻信號(hào)光纖傳輸?shù)膶?shí)驗(yàn)，了解到了光纖通信是利用光波在光導(dǎo)纖維中傳輸信息的通信方式，采用光纖通訊其優(yōu)勢(shì)在于光的全反射。由于纖芯的折射率大于涂層的折射率，當(dāng)光從纖芯射向涂層，且入射角大于臨界角，則射入的光在界面上產(chǎn)生全反射，成“之”字形前進(jìn)，傳播到圓柱形光纖的另一端而發(fā)射出去，這就是光纖的傳光原理。本次實(shí)驗(yàn)報(bào)告旨通過(guò)實(shí)驗(yàn)儀器的構(gòu)造設(shè)計(jì)，對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)的處理來(lái)在對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的性能、好壞作出評(píng)估。分析其工作原理以及功能能特性，對(duì)其應(yīng)用價(jià)值作出評(píng)估。實(shí)驗(yàn)儀器簡(jiǎn)介本實(shí)驗(yàn)采用的儀器有TKGT-1型音頻信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)儀、信號(hào)發(fā)生器和雙蹤示波器。TKGT-1型音頻信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)儀的光纖傳輸系統(tǒng)由光纖信號(hào)發(fā)送端、傳送光纖信號(hào)的傳輸介質(zhì)光纖、光信號(hào)接收與處理端構(gòu)成。其光纖信號(hào)發(fā)送端的作用是將待傳輸?shù)碾娦盘?hào)經(jīng)電光轉(zhuǎn)換器件轉(zhuǎn)換為光信號(hào)。發(fā)送端電光轉(zhuǎn)換器件一般采用發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光管成，本實(shí)驗(yàn)TKGT-1型音頻信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)儀的發(fā)送端電光轉(zhuǎn)換器件采用0.84微米的高度近紅外半導(dǎo)體發(fā)光二極管。光信號(hào)發(fā)送端的工作原理：發(fā)送端信號(hào)采用光強(qiáng)調(diào)制的方法?！肮獍l(fā)送強(qiáng)度”電位器可以調(diào)節(jié)發(fā)光二極管LED的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電流（0-20mA），從而改變發(fā)光二極管的發(fā)射光功率。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電流調(diào)節(jié)范圍為：0-20mA，面板“發(fā)送光強(qiáng)度”對(duì)應(yīng)顯示值為：0-2000單位。當(dāng)靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電流較小時(shí)，發(fā)光二極管的發(fā)射光功率與靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電流基本上呈線性關(guān)系。音頻信號(hào)經(jīng)電容、電阻網(wǎng)絡(luò)及運(yùn)放耦合到另一運(yùn)放的負(fù)載入端，與發(fā)光二極管的靜態(tài)驅(qū)動(dòng)電流相疊加，使發(fā)光二極管發(fā)送隨音頻信號(hào)變化的光信號(hào)。再由光纖耦合器將這一光信號(hào)傳輸?shù)焦饫w中。光纖是采用硅晶圓經(jīng)一定工藝制作而，纖芯的折射率大于涂層的折射率，當(dāng)光從纖芯射向涂層，且入射角大于臨界角，則射入的光在界面上產(chǎn)生全反射，成“之”字形前進(jìn)，光纖的功能是將發(fā)送端光信號(hào)以盡可能小的衰減和失真?zhèn)魉偷焦庑盘?hào)接收端。光信號(hào)接收端的功能是將光信號(hào)經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器件還原為相應(yīng)的電信號(hào)，光電轉(zhuǎn)換器件一般采用半導(dǎo)體光電二極管和雪崩光電二極管，本實(shí)驗(yàn)TKGT-1型音頻信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)儀接收端的光電轉(zhuǎn)換器件采用峰值響應(yīng)頻率為0.8-0.9微米的硅光電二極管。光信號(hào)接收端的工作原理：傳輸光纖把從發(fā)送端發(fā)出的光信號(hào)通過(guò)光纖耦合器將光信號(hào)耦合到光電轉(zhuǎn)換器件的光電二極管，光電二極管把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的電流信號(hào)。本次試驗(yàn)儀器是將信號(hào)的輸入和輸出端分別與示波器的Ch1、Ch2連接，通過(guò)改變Ch1、Ch2可以很明顯的看出輸入波形與輸出波形之間的差別，從而可以很清楚的了解波形在傳輸過(guò)程中發(fā)生的衰變活失真的強(qiáng)弱。而我們?cè)俦敬螌?shí)驗(yàn)中記錄了以下“發(fā)送光強(qiáng)度”與“接收光強(qiáng)度”，由此分析實(shí)驗(yàn)儀器的好壞。實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)TKGT-1型音頻信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)儀具有完善的系統(tǒng)，在使用過(guò)程中其良好的設(shè)計(jì)使用非常便捷。1、將光纖信號(hào)發(fā)送端、傳送光纖信號(hào)的傳輸介質(zhì)光纖、光信號(hào)接收端集為一箱，結(jié)構(gòu)緊湊，便于實(shí)驗(yàn)設(shè)備的移動(dòng)和實(shí)驗(yàn)操作的進(jìn)行。2、采用優(yōu)質(zhì)石英光纖，具有良好的光傳輸特性。對(duì)實(shí)驗(yàn)的效果有很大幫助作用。3、實(shí)驗(yàn)儀設(shè)有外接內(nèi)置信號(hào)接口，通過(guò)信號(hào)發(fā)生器發(fā)出不同信號(hào)作為信號(hào)源，再由雙蹤示波器對(duì)接收端的接受信號(hào)作出直觀的顯示。4、具有數(shù)字顯示靜態(tài)電光/光電傳輸特性，對(duì)數(shù)據(jù)的測(cè)量以及教學(xué)需要有很大用處。5、傳輸系統(tǒng)信號(hào)頻率為20HZ—20KHZ，在實(shí)驗(yàn)中具有失真度低的優(yōu)勢(shì)。具有揚(yáng)聲器系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中能夠直接通過(guò)揚(yáng)聲器分析出驗(yàn)效果。四、實(shí)驗(yàn)儀器質(zhì)量評(píng)價(jià)1、光纖傳輸系統(tǒng)靜態(tài)光電/電光傳輸特性測(cè)定：發(fā)送光強(qiáng)度02004006008001000120014001600接收光強(qiáng)度0922313785306818329821131分析：由數(shù)據(jù)分析從而得出的光纖傳輸系統(tǒng)靜態(tài)光電/電光傳輸特性曲線，由此可知，發(fā)送光與接收光在大體上呈現(xiàn)出性關(guān)系，但存在一定差異，根據(jù)原理可知收光強(qiáng)度和發(fā)送光強(qiáng)度是按相應(yīng)的比例變化呈絕對(duì)線性關(guān)系，那么引起差異原因有可能原因是都存在一定的信號(hào)傳輸損失。2、測(cè)定光纖傳輸系統(tǒng)的幅頻特性。由實(shí)驗(yàn)所得=36mv,=100HZ,=19kHZ,所得的幅頻特性曲線如圖。分析：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，接受的頻率效果最好的在100HZ~19KHZ這一中頻帶上，也就是說(shuō)該傳輸系統(tǒng)對(duì)于小于100HZ的低頻信號(hào)和大于19kHZ的高頻信號(hào)將會(huì)有強(qiáng)烈的衰減作用，在100HZ~19kHZ這一部分的中頻信號(hào)在系統(tǒng)中能夠獲得有效的傳遞。我們所采用的實(shí)驗(yàn)儀器通過(guò)揚(yáng)聲器發(fā)出聲音來(lái)做為實(shí)驗(yàn)儀器評(píng)定的參數(shù)，人耳所能聽見(jiàn)的頻率為20HZ-20000HZ。帶寬不是很大，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人耳能能聽見(jiàn)的范圍。測(cè)定發(fā)光二極管偏置電流與無(wú)截止失真最大調(diào)制幅度的關(guān)系。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們所得到的如下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：偏置電流2mA5mA10mA15mA18mA輸入電壓0.8V1..32V2.9V4.3v5.0V失真情況失真失真失真失真不失真分析：由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，不同的偏置電流下，出現(xiàn)“截止失真”現(xiàn)象的時(shí)候，所輸入的電壓值也不同，也就是說(shuō)，發(fā)光二極管偏置電流的大小限制著輸入信號(hào)的電壓幅度，因此據(jù)該臺(tái)儀器而言，適合采用大一點(diǎn)的偏置電流的發(fā)光二極管，從而增大其電壓幅度，使得傳輸數(shù)據(jù)更加可靠。結(jié)論就儀器號(hào)為20080893這臺(tái)TKGT-1型音頻信號(hào)光纖傳輸實(shí)驗(yàn)儀作出如下分析：設(shè)計(jì)：本實(shí)驗(yàn)儀的人性化設(shè)計(jì)，將光纖信號(hào)發(fā)送端、傳送光纖信號(hào)的傳輸介質(zhì)光纖、光信號(hào)接收與處理端等部件集合為一箱，使其具有良好的操作性，十分符合同學(xué)們的操作習(xí)慣，能夠在教學(xué)中達(dá)到良好的教學(xué)目的，采用優(yōu)質(zhì)光纖，對(duì)信號(hào)的傳輸非常重要，整體設(shè)計(jì)不錯(cuò)。但是就電路設(shè)計(jì)而言，本實(shí)驗(yàn)儀器可通過(guò)對(duì)電路該進(jìn)提升通頻帶寬，本實(shí)驗(yàn)儀可在這方面進(jìn)一步改善。儀器質(zhì)量：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的截止電壓對(duì)應(yīng)的圖形分析，其基本結(jié)構(gòu)沒(méi)有發(fā)生特別大的變化，因此本臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀器的質(zhì)量還是十分不錯(cuò)的?，F(xiàn)狀：本臺(tái)實(shí)驗(yàn)儀器經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)驗(yàn)使用，存在較多的損傷，電位器調(diào)整旋鈕存在不準(zhǔn)確性，光纖使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，有可能純?cè)诶匣F(xiàn)象，目前對(duì)實(shí)驗(yàn)效果不純?cè)谳^大影響，但對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差有一定影響，本儀器對(duì)教學(xué)要求足以。但存在能量損耗