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基于物联网技术的无线光功率计设计 基于物联网技术的无线光功率计设计 摘 要 近些年，在大数据和云技术的热潮下，物联网技术趋于成熟。物联网在测量 领域体现出的便捷性和高效性，引起现代仪器仪表越来越往智能化方向发展。光 功率计作为一个测量光功率值和光衰减量的基础设备，经常被用在光学实验以及 光通信领域中测量绝对光功率或者计算通过光学器件后的光功率相对损耗。在通 信光纤铺设过程中，难免会遇到一些复杂的环境，如高空架设光纤、潮湿泥泞地 面铺设光纤等等，这对光功率的检测造成了很大的困难和不便。 本文旨在完善现有技术缺陷，以STM32F103ZET6 作为主控芯片，PIN 光电 二极管作为光电探测器，NB-IoT 模组作为无线通讯手段，设计和实现一款性能 稳定的，并且具有无线传输功能的光功率计。 在光电探头设计部分，本文利用光电探测器的工作原理和光电转换特性，建 立等效电路模型，推导出入射光功率与光生电流之间的数学关系。根据光电探测 器的特性参数，选择以硅为材料的PIN 光电二极管。在数据通讯部分，本文基于 NB-IoT 的体系架构和两个关键的网络协议：轻量级的CoAP 协议和LwM2M 协 议，具体阐述了设备连接云管理平台的整体流程以及如何基于平台通信套件进行 无线光功率计应用的开发，目的是为了将光功率计采集到的数据上传到物联网云 管理平台。 本文设计的光功率计能够测量 450nm~675nm 波段的可见光，测量范围为 1μW~1mW 。通过与市面上的高精度标准光功率计比较，误差在±5%之内，充分 说明了本文设计的光功率计在性能能够满足平常通用场合的基本要求。同时，在 测试过程中所有的测试结果，都通过 NB-IoT 模块上传到了物联网云管理平台， 任何人在任何地方，都可以通过登录云平台就能查到光功率计测量到的数据，大 大减少了人力成本。 关键词：光功率计，NB-IoT ，STM32 ，智能检测 I 基于物联网技术的无线光功率计设计 DESIGN OF WIRELESS OPTICAL POWER METER BASED ON INTERNET OF THINGS ABSTRACT In recent years, under the development of big data and cloud technology, Internet of Things (IoT) technology has become to be more mature. Due to the convenience and high efficiency of the IoT in the measurement field, the modern instrumentation has become more and more intelligent. As a basic device for measuring optical power value and optical attenuation, optical power meter is frequently used in optical experiments and optical communication. However, in the process of laying the communication fiber, it is inevitable to encounter some complicated environments, such as erecting fiber at high altitude, laying fiber on wet muddy ground and so on, which causes great difficulty and inconvenience in detecting optical power. In this thesis, STM32F103ZET6 was used as