光纤通信技术课程教案
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光发射机平均光功率的测试 一、实验目的 1.了解数字光发射机平均光功率的指标要求。 2.掌握数字光发射机平均光功率的测试方法。 二、实验内容 1.测试数字光发射机的平均光功率。 三、实验仪器 1.光纤通信实验系统1台。 2.示波器1台。 3.万用表1部。 4.FC/PC光纤跳线1根。 四、实验原理 光发送机的平均输出光功率被定义为当发送机送伪随机序列时，发送端输出的光功率值。ITU-U在规范标准光接口时，为使成本最佳，同时适应运行条件变化，并考虑了活动连接器的磨损、制造和测量容差以及老化因素的影响后，给出了一个允许的范围。其中比较重要的激光器劣化机理是有源层的劣化和横向漏电流的增加所导致的激励电流增加以及光谱特性随时间的变化。通常，光发送机的发送功率需要有1～1.5 dB的富余度。本实验将带领大家测量本实验系统发射光功率。 五、实验注意事项 1.在实验过程中切勿将光纤端面对着人，切勿带电进行光纤的连接。 2.不要带电插拔信号连接导线。 六、实验步骤 1.在实验系统断电的情况下，用信号连接线连接数字信号源模块PN序列二输出口P283和1310nm数字光发模块数字光发信号输入口P261。 2.用光纤跳线连接1310nm光发和光收接口，并将1310nm光收模块开关K3打到“光功率计”。 3.将1310nm光发模块的J1第一位拨为“ON”（数字光调制的通状态），第二位拨为“OFF”（自动光功率控制补偿电流的断状态）。将K1设置为“数字”。 4.将1310nm光发模块的RP300（数字光调制的光发射功率大小的调节旋钮，顺时针旋转为光功率增大），顺时针旋到最大。
5.打开系统电源。此时光功率计的读数，即为光发端机的平均光功率。 6.做完实验后关掉系统电源，拆除实验导线。 7.将各实验仪器摆放整齐。
仪表的特性有静态特性和动态特性 仪表的特性有静态特性和动态特性之分，它们所描述的是仪表的输出变量与输入变呈之间的对应关系。当输人变量处于稳定状态时，仪表的输出与翰人之间的关系称为睁态特性。这里仅介绍几个主要的静态特性指标。至于仪表的动态特性，因篇幅所限不予介绍，感兴趣的读者请参阅有关专著。 1.灵敏度 灵饭度是指仪表或装置在到达稳态后，输出增量与输人增量之比，即K=△Y/△X式中K —灵教度，△Y—输出变量y的增量，△X—输人变量x的增量。 对于带有指针和标度盘的仪表，灵敏度亦可直观地理解为单位输入变量所引起的指针偏转角度或位移盈。 当仪表的“输出一输入”关系为线性时，其灵放度K为一常数。反之，当仪表具有非线性特性时，其灵敏度将随着输入变量的变化而改变。 2线性度 一般说来，总是希望侧贴式液位开关具有线性特性，亦即其特性曲线最好为直线。但是，在对仪表进行校准时人们常常发现，那些理论上应具有线性特性的仪表，由于各种因素的影响，其实际特性曲线往往偏离了理论上的规定特性曲线(直线)。在高频红外碳硫分析仪检测技术中，采用线性度这一概念来描述仪表的校准曲线与规定直线之问的吻合程度。校准曲线与规定直线之间最大偏差的绝对值称为线性度误差，它表征线性度的大小。 3.回差 在外界条件不变的情况下，当输入变量上升(从小增大)和下降(从大减小)时，仪表对于同一输入所给出的两相应输出值不相等，二者(在全行程范围内)的最大差值即为回差，通常以输出量程的百分数表示回差是由于仪表内有吸收能量的元件(如弹性元件、磁化元件等)、机械结构中有间隙以及运动系统的魔擦等原因所造成的。 4.漂移 所谓漂移，指的是在一段时间内，仪表的输人一愉出关系所出现的非所期望的逐渐变化，这种变化不是由于外界影响而产生的，通常是由于在线微波水分仪弹性元件的时效、电子元件的老化等原因所造成的。 在规定的参比工作条件下，对一个恒定的输入在规定时间内的输出变化，称为“点漂”。 发生在仪表测量范围下限值七的点漂，称为始点漂移。当下限值为零时的始点漂移又称为零点漂移，简称零漂。 5重复性 在同一工作条件下，对同一输入值按同一方向连续多次测量时，所得输出值之间的相互一致程度称为重复性。 仪器仪表的重复性用全测量范围内的各输入值所测得的最大重复性误差来确定。所谓重复性误差，指的是对于高频红外碳硫分析仪全范围行程、在同一工作条件下、从同方向对同一输人值进行多次连续测量时，所获得的输出值的两个极限值之间的代数差或均方根误差。重复性误差通常以量程的百分数表示，它应不包括回差或漂移。
附录二光功率计简介 光通信离不开光功率这个重要参数。发送机输出光功率，接收机接收光功率。接收机 灵敏度和动态范围的测量，实际上也是在满足一定误码率条件下测量，能接收的最小光功 率和最大光功率，光纤衰耗、接头衰耗的测量，实际上也是测量光纤两端的光功率。而光 功率计就是测量光功率的仪表。 测量光功率有热学法和光电法。热学法在波长特性、测量精度等方面较好，但响应速 度慢，灵敏度低，设备体积大。光电法有较快的响应速度、良好的线性特性而且灵敏度高，测量范围大但其波长特性和测量精度方面不如热学法。因此，根据热学法制成的光功率计 一般均作为标准光功率计，例如日本安藤公司生产的AQ-1112B型，它的传感器采用热电堆，测量精度高，可达±2%以内，但灵敏度较低，只能测量10uW（-20dBm）以上的光功率，因此光通信测量中一般很少采用此类光功率计。 光通信中的光功率较很弱，范围大约从nW级到mW级。本节重点介绍光通信测量中 普遍采用的用光电法制作的光功率计，一股有通用型号和高灵敏度型。其中高灵敏度型光 功率计利用斩波器（通常和功率计的传感器装在一起）将被测光信号调制成一定频率的交 流信号，以利于放大器放大，改善信噪比，可使灵敏度比通用型提高20~30dBm，例如日本安藤公司生产的AQ-1135E光功率计，灵敏度可达-90dBm。 光电法就是用光电检测器检测光功率，实质上是测量光电检测器在受光辐射后产生的 微弱电流，该电流与入射到光敏面上的光功率成正比，因此，此类光功率计实际上是半导 体光电传感器与电子电路组成的放大、数据处理单元的组合。 电子电路部分一般称为主机，半导体光电传感器称为探头，基本原是方框图如附图2-1所示。光功率计的主要技术指标有： 一、波长范围： 主要由探头的特性所决定，由于不同半导体材料制成的光电二极管对不同波长的光强 响应度不同，所以一种探头只能在某一波长范围内适用，而且每种探头都是在其中心响应 波长上校准的，为了覆盖较大的波长范围，一台主机往往配备几个不同波长范围的探头。 二、光功率计测量范围： 主要由探头的灵敏度和主机的动态范围所决定。使用不同的探头有不同的光功率测量 范围。为了从强背景噪声中提取很弱的信号，以提高灵敏度，主机都设有平均处理功能， 为了消除暗电流的影响，主机还高有自动偏差校准，辞去设置传感器暗电流到0。 附图2-1 光电型光功率计原理方框图
课程名称：光纤通信 实验名称：实验3 接收机灵敏度和动态范围测量实验 姓名： 班级： 学号： 实验时间： 指导教师： 得分：
一、实验目的 1、了解和掌握光收端机灵敏度的指标要求和测试方法。 2、掌握误码仪的使用方法。 二、实验器材 主控&信号源模块 25 号光收发模块 23 号光功率计&误码仪模块 三、实验原理 光接收机的性能指标主要包括灵敏度和动态范围。 （1）灵敏度 灵敏度是光端机的重要特性指标之一，它表示了光接收机接收微弱信号的能力，是系统设计的重要依据。光接收机灵敏度的定义是：在给定误码率或信噪比条件下，光接收机所能接收的最小平均光功率。在测灵敏度时应注意 3 点： 1、在测量光接收机灵敏度时，首先要确定系统所要求的误码率指标。对不同长度和不同应用的光纤数字通信系统，其误码率指标是不一样的。例如，在短距离光纤数字通信系统中，要求误码率一般为，而在420km 数字段中，则要求每个中继器的误码率为。对同一个光接收机来说，当要求的误码率指标不同时，其接收机的灵敏度也就不同。要求误码率越小，则灵敏度就越低，即要求接收的光功率就越大。因此，必须明确，对某一接收机来说，灵敏度不是一个固定不变的值，它与误码率的要求有关。测量时，首先要确定系统设计要求的误码率，然后再测该误码率条件下的光接收机灵敏度的数值。 2、要注意光接收机灵敏度定义中的光功率是指最小平均光功率，而不是指任何一个在达到系统要求的误码率时所对应的光功率。因此，要特别注意“最小”的概念。所谓“最小”，就是指当接收的光功率只要小于此值，误码率立即增加而达不到要求。应该指出，对某一接收机来说，光功率只要在它的动态范围内变化，都能保证系统要求的误码率。但灵敏度只有一个，即接收机所能接收的最小光功率。 3、灵敏度指的是平均光功率，而不是光脉冲的峰值功率。这样，光接收机的灵敏度就与传输信号的码型有关。码型不同，占空比不同，平均光功率也不同，即灵敏度不同。在光纤数字传输系统中常用的 2 种码型NRZ 码和RZ 码的占空比分别为
第4章测试系统的特性 一般测试系统由传感器、中间变换装置和显示记录装置三部分组成。测试过程中传感器将反映被测对象特性的物理量（如压力、加速度、温度等）检出并转换为电信号，然后传输给中间变换装置；中间变换装置对电信号用硬件电路进行处理或经A/D变成数字量，再将结果以电信号或数字信号的方式传输给显示记录装置；最后由显示记录装置将测量结果显示出来，提供给观察者或其它自动控制装置。测试系统见图4-1所示。 根据测试任务复杂程度的不同，测试系统中每个环节又可由多个模块组成。例如，图4-2所示的机床轴承故障监测系统中的中间变换装置就由带通滤波器、A/D变换器和快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，简称FFT）分析软件三部分组成。测试系统中传感器为振动加速度计，它将机床轴承振动信号转换为电信号；带通滤波器用于滤除传感器测量信号中的高、低频干扰信号和对信号进行放大，A/D变换器用于对放大后的测量信号进行采样，将其转换为数字量；FFT分析软件则对转换后的数字信号进行快速傅里叶变换，计算出信号的频谱；最后由计算机显示器对频谱进行显示。 要实现测试，一个测试系统必须可靠、不失真。因此，本章将讨论测试系统及其输入、输出的关系，以及测试系统不失真的条件。 图4-1 测试系统简图 图4-2 轴承振动信号的测试系统
4.1 线性系统及其基本性质 机械测试的实质是研究被测机械的信号)(t x （激励）、测试系统的特性)(t h 和测试结果)(t y （响应）三者之间的关系，可用图4-3表示。 )(t x )(t y )(t h 图4-3 测试系统与输入和输出的关系 它有三个方面的含义： （1）如果输入)(t x 和输出)(t y 可测，则可以推断测试系统的特性)(t h ； （2）如果测试系统特性)(t h 已知，输出)(t y 可测，则可以推导出相应的输入)(t x ； （3）如果输入)(t x 和系统特性)(t h 已知，则可以推断或估计系统的输出)(t y 。 这里所说的测试系统，广义上是指从设备的某一激励输入（输入环节）到检测输出量的那个环节（输出环节）之间的整个系统，一般包括被测设备和测量装置两部分。所以只有首先确知测量装置的特性，才能从测量结果中正确评价被测设备的特性或运行状态。 理想的测试装置应具有单值的、确定的输入/输出关系，并且最好为线性关系。由于在静态测量中校正和补偿技术易于实现，这种线性关系不是必须的（但是希望的）；而在动态测量中，测试装置则应力求是线性系统，原因主要有两方面：一是目前对线性系统的数学处理和分析方法比较完善；二是动态测量中的非线性校正比较困难。但对许多实际的机械信号测试装置而言，不可能在很大的工作范围内全部保持线性，只能在一定的工作范围和误差允许范围内当作线性系统来处理。 线性系统输入)(t x 和输出)(t y 之间的关系可以用式（4-1）来描述 )()(...)()()()(...)()(0111101111t x b dt t dx b dt t x d b dt t x d b t y a dt t dy a dt t y d a dt t y d a m m m m m m n n n n n n ++++=++++------ （4-1） 当n a ，1-n a ，…，0a 和m b ，1-m b ，…，0b 均为常数时，式（4-1）描述的就是线性系统，也称为时不变线性系统，它有以下主要基本性质： （1）叠加性 若 )()(11t y t x →，)()(22t y t x →，则有
1、光纤通信的基本概念：利用光导纤维传输光波信号的通信方式。 光纤通信工作波长在于近红外区：0.8～1.8μm 的波长区，对应频率: 167～ 375THz 。 对于SiO2光纤，在上述波长区内的三个低损耗窗口，是目前光纤通信的实用工 作波长，即0.85μm 、1.31μm 及1.55μm 。 2、光纤通信系统的基本组成：（P2图1-3） 目前采用比较多的系统形式是强度调制/直接检波（IM/DD ）的光纤数字通信系 统。该系统主要由光发射机、光纤、光接收机以及长途干线上必须设置的光中继 器组成。 接 收发 射 1）在点对点的光纤通信系统中，信号的传输过程：由电发射机输出的脉码调制 信号送入光接收机，光接收机将电信号转换成光信号耦合进光纤，光接收机将光纤送过来的光信号转换成电信号，然后经过对电信号的处理以后，使其恢复为原 来的脉码调制信号送入电接收机，最后由信息宿恢复用户信息。 2）光发射机中的重要器件是能够完成电-光转换的半导体光源，目前主要采用半 导体发光二极管(LED)和半导体激光二极管（LD)。 3）光接收机中的重要部件是能够完成光-电转换的光电检测器，目前主要采用光 电二极管（PIN ）和雪崩光电二极管（APD ）。特性参数：灵敏度 4）一般地，大容量、长距离光纤传输 : 单模光纤+半导体激光器LD 小容量、短距离光纤传输 : 多模光纤+半导体发光二极管LED 5）光纤线路系统： 功能：把来自光发射机的光信号，以尽可能小的畸变和衰减传输到光接收机。 组成：光纤、光纤接头和光纤连接器 要求：较小的损耗和色散参数 3、光纤通信的特点： 优点：（1），传输频带宽，通信容量大。（2）传输损耗小，中继距离长：石英光 纤损耗低达0.19 dB/km ，用光纤比用同轴电缆或波导管的中继距离长得多。 （3）保密性能好：光波仅在纤芯中传输，基本无泄露。 （4）抗电磁干扰能力强：光纤由电绝缘的石英材料制成，不受电磁场干扰。 （5）体积小、重量轻。（6）原材料来源丰富、价格低廉。 缺点：1）不能远距离传输；2）传输过程易发生色散。 4、（1）光纤通信在通信网中的未来发展趋势：GFP 、ASON 、全光网 （? 波分复用技术（WDM ）? 相干光通信? 超长波长光纤通信 ? 光集成技术 ? 光孤子通信） （2）相应技术手段：时分复用 TDM ；波分复用 WDM ；光时分复用 OTDM ； 光放大技术；色散补偿技术。 （3）技术现状：PDH 、SDH 、WDM 、光电收发器、EPON 超高速度、超大容量以及超长距离传输的光纤通信一直是人们追求的目标，光纤
1.什么是汽轮机调节系统的静态特性和动态特性? 答：调节系统的工作特性有两种，即动态特性和静态特性。在稳定工况下，汽轮机的功率和转速之间的关系即为调节系统的静态特性。从一个稳定工况过渡到另一个稳定工况的过渡过程的特性叫做调节系统的动态特性，是指在过渡过程中机组的功率、转速、调节汽门的开度等参数随时间的变化规律。 2.汽封的作用是什么?轴封的作用是什么? 答：为了避免动、静部件之间的碰撞，必须留有适当的间隙，这些间隙的存在势必导致漏汽，为此必须加装密封装置----汽封。根据汽封在汽轮机中所处位置可分为：轴端汽封(简称轴封)、隔板汽封和围带汽封(通流部分汽封)三类。 轴封是汽封的一种。汽轮机轴封的作用是阻止汽缸内的蒸汽向外漏泄，低压缸排汽侧轴封是防止外界空气漏入汽缸。 3.低油压保护装置的作用是什么? 答：润滑油油压过低，将导致润滑油膜破坏，不但要损坏轴瓦。而且能造成动静之间摩擦等恶性事故，因此，在汽轮机的油系统中都装有润滑油低油压保护装置。 低油压保护装置一般具备以下作用： ⑴润滑油压低于正常要求数值时，首先发出信号，提醒运行人员注意并及时采取措施。 ⑵油压继续下降至某数值时，自动投入辅助油泵(交流、直流油泵)，以提高油压。 ⑶辅助油泵起动后，油压仍继续下跌到某一数值应掉闸停机，再低时并停止盘车。 当汽轮机主油泵出口油压过低时，将危及调节及保护系统的工作，一般当该油压低至某一数值时，高压辅助油泵(调速油泵)自起动投入运行，以维持汽轮机的正常运行。 4.直流锅炉有何优缺点? 答：直流锅炉与自然循环锅炉相比主要优点是： (1)原则上它可适用于任何压力，但从水动力稳定性考虑，一般在高压以上(更多是超高压以上)才采用。 (2)节省钢材。它没有汽包、并可采用小直径蒸发管，使钢材消耗量明显下降。 (3)锅炉启、停时间短。它没有厚壁的汽包，在启、停时，需要加热、冷却的时间短．从而缩短了启、停时间。 (4)制造、运输、安装方便。 (5)受热面布置灵活。工质在管内强制流动．有利于传热及适合炉膛形状而灵活布置。
光纤通信基础知识 基本光纤通信系统 最基本的光纤通信系统由数据源、光发送端、光学信道和光接收机组成。其中数据源包括所有的信号源，它们是话音、图象、数据等业务经过信源编码所得到的信号；光发送机和调制器则负责将信号转变成适合于在光纤上传输的光信号，先后用过的光波窗口有0.85、1.31和1.55。光学信道包括最基本的光纤，还有中继放大器EDFA等；而光学接收机则接收光信号，并从中提取信息，然后转变成电信号，最后得到对应的话音、图象、数据等信息。下面是光通信系统图。 光通信系统图 数字光纤通信系统 光纤传输系统是数字通信的理想通道。与模拟通信相比较，数字通信有很多的优点，灵敏度高、传输质量好。因此，大容量长距离的光纤通信系统大多采用数字传输方式。 电发射端机 主要任务是PCM编码和信号的多路复用。 多路复用是指将多路信号组合在一条物理信道上进行传输，到接收端再用专门的设备将各路信号分离出来，多路复用可以极大地提高通信线路的利用率。 在光纤通信系统中，光纤中传输的是二进制光脉冲"0"码和"1"码，它由二进制数字信号对光源进行通断调制而产生。而数字信号是对连续变化的模拟信号进行抽样、量化和编码产生的，称为PCM（pulsecodemodulation），即脉冲编码调制。这种电的数字信号称为数字基带信号，由PCM电端机产生。
抽样是指从原始的时间和幅度连续的模拟信号中离散地抽取一部分样值，变换成时间和幅度都是离散的数字信号的过程。 抽样所得的信号幅度是无限多的，让这些幅度无限多的连续样值信号通过一个量化器，四舍五入，使这些幅度变为有限的M种（M为整数），这就是量化。由于在量化的过程中幅度取了整数，所以量化后的信号与抽样信号之间有一个差值（称为量化误差），使接收端的信号与原信号间有一定的误差，这种误差表现为接收噪声，称为量化噪声。码位数M越多，分级就越细，误差越小，量化噪声也越小。 编码是指按照一定的规则将抽样所得的M种信号用一组二进制或者其它进制的数来表示，每种信号都可以由N个2二进制数来表示，M和N满足M=2N。例如如果量化后的幅值有8种，则编码时每个幅值都需要用3个二进制的序列来表示。需要注意的是，此处的编码仅指信源编码，这和后面提到的信道编码是有所区别的。 现以话音为例来说明这个过程。我们知道话音的频率范围是300～3,400Hz，在抽样的时候，要遵循所谓的奈奎斯特抽样率，实际中按8,000Hz的速率进行抽样。为了保证通话的质量，在长途干线话路中采用的是8位码（28=256个码组）。这样量化值有256种，每一种量化值都需要用8位二进制码编码，那么每一个话路的话音信号速率为8×8＝64kbps。 奈奎斯特抽样定理：要从抽样信号中无失真地恢复原信号，抽样频率应大于2倍信号最高频率。 多路复用技术包括：频分多路复用（FDM）、时分多路复用（TDM）、波分多路复用（WDM）、码分多址（CDMA）和空分多址（SDMA）。 时分多路复用：当信道达到的数据传输率大于各路信号的数据传输率总和时，可以将使用信道的时间分成一个个的时间片（时隙），按一定规则将这些时间片分配给各路信号，每一路信号只能在自己的时间片内独占信道进行传输，所以信号之间不会互相干扰。 频分多路复用：当信道带宽大于各路信号的总带宽时，可以将信道分割成若干个子信道，每个子信道用来传输一路信号。或者说是将频率划分成不同的频率段，不同路的信号在不同的频段
目录 一、设计题目 (1) 二、设计任务 (1) 三、所需器材 (1) 四、动态特性测量 (1) 1.振动系统固有频率的测量 (1) 2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系 (3) 3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量 (6) 4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量 (6) 5.主动隔振的测量 (9) 6.被动隔振的测量 (13) 7.复式动力吸振器吸振实验 (18) 五、心得体会 (21) 六、参考文献 (21)
一、设计题目 简支梁振动系统动态特性综合测试方法。 二、设计任务 1.振动系统固有频率的测量。 2.测量并验证位移、速度、加速度之间的关系。 3.系统强迫振动固有频率和阻尼的测量。 4.系统自由衰减振动及固有频率和阻尼比的测量。 5.主动隔振的测量。 6.被动隔振的测量。 7.复式动力吸振器吸振实验。 三、所需器材 振动实验台、激振器、加速度传感器、速度传感器、位移传感器、力传感器、扫描信号源、动态分析仪、力锤、质量块、可调速电机、空气阻尼器、复式吸振器。 四、动态特性测量 1.振动系统固有频率的测量 （1）实验装置框图：见（图1-1） （2）实验原理： 对于振动系统测定其固有频率，常用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过振动曲线，我们可以观察到在某一频率下，任一振动量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械振动系统的某阶固有
频率。 （图1-1实验装置图） （3）实验方法： ①安装仪器 把接触式激振器安装在支架上，调节激振器高度，让接触头对简支梁产生一定的预压力，使激振杆上的红线与激振器端面平齐为宜，把激振器的信号输入端用连接线接到DH1301扫频信号源的输出接口上。把加速度传感器粘贴在简支梁上，输出信号接到数采分析仪的振动测试通道。 ②开机 打开仪器电源，进入DAS2003数采分析软件，设置采样率，连续采集，输入传感器灵敏度、设置量程范围，在打开的窗口内选择接入信号的测量通道。清零后开始采集数据。 ③测量 打开DH1301扫频信号源的电源开关，调节输出电压，注意不要过载，手动调节输出信号的频率，从0开始调节，当简支梁产生振动，且振动量最大时（共振），保持该频率一段时间，记录下此时信号源显示的频率，即为简支梁振动固有频率。继续增大频率可得到高阶振动频率。
检测系统的静态特性和动态特性 检测系统的基本特性一般分为两类：静态特性和动态特性。这是因为被测参量的变化大致可分为两种情况，一种是被测参量基本不变或变化很缓慢的情况，即所谓“准静态量”。此时，可用检测系统的一系列静态参数（静态特性）来对这类“准静态量”的测量结果进行表示、分析和处理。另一种是被测参量变化很快的情况，它必然要求检测系统的响应更为迅速，此时，应用检测系统的一系列动态参数（动态特性）来对这类“动态量”测量结果进行表示、分析和处理。 研究和分析检测系统的基本特性，主要有以下三个方面的用途。 第一，通过检测系统的已知基本特性，由测量结果推知被测参量的准确值；这也是检测系统对被测参量进行通常的测量过程。 第二，对多环节构成的较复杂的检测系统进行测量结果及（综合）不确定度的分析，即根据该检测系统各组成环节的已知基本特性，按照已知输入信号的流向，逐级推断和分析各环节输出信号及其不确定度。 第三，根据测量得到的（输出）结果和已知输入信号，推断和分析出检测系统的基本特性。这主要用于该检测系统
的设计、研制和改进、优化，以及对无法获得更好性能的同类检测系统和未完全达到所需测量精度的重要检测项目进行深入分析、研究。 通常把被测参量作为检测系统的输入（亦称为激励）信号，而把检测系统的输出信号称为响应。由此，我们就可以把整个检测系统看成一个信息通道来进行分析。理想的信息通道应能不失真地传输各种激励信号。通过对检测系统在各种激励信号下的响应的分析，可以推断、评价该检测系统的基本特性与主要技术指标。 一般情况下，检测系统的静态特性与动态特性是相互关联的，检测系统的静态特性也会影响到动态条件下的测量。但为叙述方便和使问题简化，便于分析讨论，通常把静态特性与动态特性分开讨论，把造成动态误差的非线性因素作为静态特性处理，而在列运动方程时，忽略非线性因素，简化为线性微分方程。这样可使许多非常复杂的非线性工程测量问题大大简化，虽然会因此而增加一定的误差，但是绝大多数情况下此项误差与测量结果中含有的其他误差相比都是可以忽略的。
简述系统动态特性及其测定方法 系统的特性可分为静态特性和动态特性。其中动态特性是指检测系统在被测量随时间变化的条件下输入输出关系。一般地，在所考虑的测量范围内，测试系统都可以认为是线性系统，因此就可以用一定常线性系统微分方程来描述测试系统以及和输入x (t)、输出y (t)之间的关系。 1) 微分方程：根据相应的物理定律（如牛顿定律、能量守恒定律、基尔霍夫电 路定律等），用线性常系数微分方程表示系统的输入x 与输出y 关系的数字方程式。 a i 、 b i (i=0,1,…)：系统结构特性参数，常数，系统的阶次由输出量最高微分阶次决定。 2) 通过拉普拉斯变换建立其相应的“传递函数”，该传递函数就能描述测试装 置的固有动态特性，通过傅里叶变换建立其相应的“频率响应函数”，以此来描述测试系统的特性。 定义系统传递函数H(S)为输出量与输入量的拉普拉斯变换之比，即 式中S 为复变量，即ωαj s += 传递函数是一种对系统特性的解析描述。它包含了瞬态、稳态时间响应和频率响应的全部信息。传递函数有一下几个特点： （1）H(s)描述系统本身的动态特性，而与输入量x (t)及系统的初始状态无关。 （2）H(S)是对物理系统特性的一种数学描述，而与系统的具体物理结构无关。H(S)是通过对实际的物理系统抽象成数学模型后，经过拉普拉斯变换后所得出的，所以同一传递函数可以表征具有相同传输特性的不同物理系统。 （3）H(S)中的分母取决于系统的结构，而分子则表示系统同外界之间的联系，如输入点的位置、输入方式、被测量以及测点布置情况等。分母中s 的幂次n 代表系统微分方程的阶数，如当n =1或n =2 时，分别称为一阶系统或二阶系统。 一般测试系统都是稳定系统，其分母中s 的幂次总是高于分子中s 的幂次(n>m)。
实验二-二阶系统的动态特性与稳定性分析
自动控制原理 实验报告 实验名称：二阶系统的动态特性与稳定性分析班级： 姓名： 学号：
实验二二阶系统的动态特性与稳定性分析 一、实验目的 1、掌握二阶系统的电路模拟方法及其动态性能指标的测试技术过阻尼、临界阻尼、欠阻尼状态 ）对系统动态2、分析二阶系统特征参量（ξ ω， n 性能的影响； 3、分析系统参数变化对系统稳定性的影响，加深理解“线性系统稳定性至于其结构和参数有关，与外作用无关”的性质； 4、了解掌握典型三阶系统的稳定状态、临界稳定、不稳定状态； 5、学习二阶控制系统及其阶跃响应的Matlab 仿真和simulink实现方法。 二、实验内容 1、构成各二阶控制系统模拟电路，计算传递函数，明确各参数物理意义。 2、用Matlab和simulink仿真，分析其阶跃响应动态性能，得出性能指标。 3、搭建典型二阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、
峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型二阶系统动态性能和稳定性的影响； 4、 搭建典型三阶系统，观测各个参数下的阶跃响应曲线，并记录阶跃响应曲线的超调量%σ、峰值时间tp 以及调节时间ts ，研究其参数变化对典型三阶系统动态性能和稳定性的影响； 5、 将软件仿真结果与模拟电路观测的结果做比较。 三、实验步骤 1、 二阶系统的模拟电路实现原理 将二阶系统： ωωξω2 2)(22 n n s G s s n ++= 可分解为一个比例环节，一个惯性环节和一个积分环节 ωωξω221)() ()()(2C C C C s C C 2 22 6215423 2 15423 2 2154215426316 320 n n s s s s s G s s s C R R R R R R R R R R R R C R R R R R R R R R U U n i ++= ++=++== 2、 研究特征参量ξ对二阶系统性能的影响 将二阶系统固有频率5 .12n =ω 保持不变，测试阻尼
传感器有很多特性，所谓特性也就是传感器所独有的性质，压力传感器作为传感器中最普遍的一种传感器也有很多特性，压力传感器的特性一般可分为静态特性和动态特性。 压力传感器的静态特性是指对静态的输入信号，压力传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即压力传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征压力传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。 所谓动态特性，是指压力传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，压力传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为压力传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以压力传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.doczj.com/doc/f712704364.html,/
实验二光发射机与光接收机实验 一、实验目的 1.了解光源的调制的原理 2.学习光发送模块的电路原理 3.了解光接收机的组成 4.了解光收端机灵敏度的指标要求 二、实验内容 1.介绍光源的调制方法 2.介绍光发射电路的框图 3.了解光接收机的组成 三、实验仪器 1.光纤通信实验系统1 台 2.示波器1台 3.光纤跳线1根 4.万用表 5.光功率计 四、实验原理 1、光发射机、光调制。 根据调制与光源的关系，光调制可以分为直接调制和间接调制两大类。直接调制方法仅适用于半导体光源（LD和LED），这种方法是把要传送的信息转变为电信号注入LD或LED，从而获得相应的光信号，所以是采用电源调制方法。直接调制后的光波电场振幅的平方与调制信号成一定比例关系，是一种光强度调制（IM）的方法。 间接调制是利用晶体的光电效应、磁光效应、声光效应等性质来实现对激光辐射的调制，这种调制方式既适应于其他类型的激光器。间接调制最常用的外调制的方法，即在激光形成以后加载调制信号。对某些类型的激光器，间接调制也可以采用内调制的方法，即在激光器的谐振腔内放置调制元件，用调制信号控制调制元件的物理性质，将改变谐振腔的参数，从而改变激光输出特芯以实现其调制。 光源的调制方法及所利用的物理效应如下表所示。 2、模拟信号调制与数字信号调制 模拟信号调制是直接用连续的模拟信号（如话音、电视等信号）对光源进行调制从而使LED或LD的输出光功率跟随模拟信号变化，如下图所示：
由于光源，尤其是激光器的非线性比较严重，所以目前模拟光纤通信系统仅仅用于对线性要求较低的地方，要实现大容量的频分复用还比较困难，仅自一些小系统中使用。对一些容量较大、通信距离较长的系统，多采用对半导体激光器进行数字调制的方式。 数字调制主要是用数字信号的“1”和“0”来控制激光的“有”和“无”，如下图所示： 与LED 相比，LD 的调制问题要复杂得多。尤其在高速率调制系统中，驱动条件的选择、调制电路的形成和工艺、激光器的控制等，都对调制性能至关重要。 3、光发射机模拟部分与数字部分的实现 1310nm 和1550nm 光发射机具有相同的结构。他们是由模拟光发和数字光发部分组成： 1、模拟光发电路的框图如下： 2、数字光发电路的框图如下： LD 输出光功 率 LED 输出光功 率 LED 和LD 的模拟调制 P －I 特性曲线与波形 模拟信号 输入
CATV光发射机、光接收机的安装与调试 光纤传输系统的光发射机和光接收机,应按以下步骤安装与调试。 一、光发射机的安装与调试 1.光发射机应安放在通风良好的位置,周围应留有足够的散热空间, 光发射机外壳应接上安全地线。 2.光发射机电源插头应插入具有自动稳压电源输出的防雷电源插座 上。 3.从CATV 前端来的多频道RF 激励信号,用75 - 5 电缆跳线,接入 光发射机。根据光发射机的设备型号不同，调整适合光发射机的前端信号强度，一般不低于80DB。若前端激励信号过强,可插入一个(0～15) DB 的可调衰减器,接入光发射机,因所需的RF驱动电平要求不同,用可调衰减器进行调节。 4.光发射机的光功率输出端口,用FC/APC 跳线连接光分路器输入 端。分光路的输出端尾纤与光缆熔接,请确认光纤接头是FC/APC 形式。 二、光发射机通电前的系统检查 1.在前端用1 台光源从光分路器输入, 这是检查光纤传输网络是否 连接好,光功率损耗是否正常。 2.检查光分路器、熔接头、活接头FC/APC 尾纤的连接是否正常。
3.检查光发射机接地是否可靠,供电电源是否正常,有无防雷措施。最 好接有防雷插座。 4.检查RF 激励信号电平是否正常。 5.检查光发射机钥匙开关,应放置在“关”位置。 三、光发射机通电时测试 1.将检查完的RF 激励信号接入光发射机RF 信号输入端。同时 将光发射机的输出FC/APC 跳线从分光路输入端拔出。 2.打开光发射机钥匙开关,检查光发射机面板上的各个指示是否 正常, (绿灯亮) ,若红灯亮即为报警信号。 3.检查无误后,将光发射机关机,把光发射机输出光纤尾纤接入光 分路器输入端,即接通光发射机至光纤传输系统。 4.将光发射机再次开机，把光发射机钥匙开关置于“开”状态,在前 面板LCD 显示器可显示是否正常。 四、光接收机的安装与调试 1.室内型光接收机应安装于机柜中,机柜、光接收机及供电电源 要统一安全接地。 2.光接收机交流电源插头插入防雷插座。 3.光缆与光节点接续盒、光接收机连接:将光缆中光纤与光节点 盒输入端FC/APC 跳线连接,再连接光节点盒输出与光接收机 输入端。
Quidway ME60 高端路由器硬件描述目录 目录 附录C LPU板接口属性速查表...............................................................................................C-1 C.2 千兆以太网电接口属性......................................................................................................C-2 C.1 千兆以太网光接口属性......................................................................................................C-2 C.2 万兆以太网光接口属性......................................................................................................C-3 C.3 OC-48c/STM-16c POS光接口属性...................................................................................C-4 C.4 OC-192c/STM-64c POS光接口属性.................................................................................C-5
光发射机的原理及其选择与使用作者：佚名来源：慧聪发布时间：2006-4-15 20:52:34 [收藏] [评论] 光发射机的原理 用光波传输电视信号和数据信息是20世纪末发展起来的一门新的科学技术，它的出现使世界信息产业得到了飞速发展，现在光纤传输技术正以超出人们想像的速度发展，其光传输速度比10年前提高了100倍，在今后的发展中估计还要提高100倍左右。随着光纤传输技术的不断发展，在光域上可进行复用、解复用、选路、交换，网络可利用光纤的巨大带宽资源，增加网络的容量，实现多种业务的“透明”传输。 光传输系统主要由光发射机、光接收机、光分路器和光纤电缆及其它器件组成。 一光纤传输光信号的基理 光传输是在发送方和接收方之间以光信号形态进行传输的技术。光传输电视信号的工作过程是在光发射机、光纤和光接收机三者之间进行的; 在中心机房的光发射机把输入的RF电视信号变换成光信号，它由电/光变换器(Electric-Optical Transducer，E/O)完成，变换成的光信号由光纤传输导向接收设备(光接收机)接收，光接收机把从光纤中获取的光信号变换还原成电信号。因此光传输信号的基理就是电/光和光/ 电变换的全过程，也称为光链路。 目前光传输方式采用光强度调制。如采用激光器的光发器件发出相位一致的所谓相干光，因此采取了使发光强度整体发生变化的调制方式，它利用了输出光功率对应于电/光变换器输入信号电流的变化而线性 变化的特性。 在光/电变换器(Optical-Electric Transducer，O/E)中，输出正比于输入光信号强度的电流，光/电变换器的输出电流波形因而与电/光变换器输入电流波形相似，达到了信号传输的目的。 那么，光纤又是如何导向光信号的呢？目前有线电视系统使用的光纤是圆柱体的光纤，它由光纤圆柱体和包层组成，是石英玻璃材料。包层起着把光严密地封闭在光纤内的作用，保护纤芯，增强光纤本身的强度。而纤芯的作用是传输光信号。纤芯和包层虽然都是石英玻璃材料生产而成，但在生产时对两者的掺杂成份有区别，因而导致了所产生的折射率大小不同(纤芯为1.463~ 1.467，包层为1.45~1.46)，当然也与所采用的材料不同有关。当激光器发射的光源进入纤芯后，光入射到包层界面时，只要入射角大于临界角，就会在纤芯内产生全反射，光不会漏射到包层中，这样聚入到纤芯内的光信号就会不间断地传播下去，直到导向光接收机为止。这个过程就是光信号在光纤中传输的基理。 二光传输中产生的失真 光在光纤中传输时，也会产生一些失真，产生失真的原因有以下几点: (1)在光纤传输系统中，由于半导体激光器的电/光转换特性的非线性，使输出的光信号与激励电流的变化不一致导致了失真，它称为调制失真。调制指数M值不允许太大，选择高性能、预失真处理技术强的光发射机很有必要，预失真处理技术是利用人为的设计产生预失真改善调制线性，达到消除和减轻光纤传 输系统中CSO与CTB的目的。 (2)在光传输系统中，由于驱动RF放大器和接收RF放大器产生失真的机会很小，线性PIN光电二极管因信号电平不太高，产生的微小失真可不计，而它的主要原因来自于半导体激光器调制特性的失真和光 纤的色散。 (3)激光器在光强度调制时，光的波长会发生变化，出现附加频率调制，使信号频率展宽，出现啁啾 效应，主要表现为CSO失真。 (4)光纤的色散特性会使不同波长的群时延发生差异，形成到达终端的时间会先后不一致所引起的失 真，主要是CSO失真。
光接收机总结 1，普通PIN接收机和APD接收机（直接检测） PIN光电二极管是在普通光电二极管的PN结中加入低掺杂的近乎本征半导体的I区形成的，用以加宽PN结的耗尽层（电子移动快）而减小扩散区（电子扩散慢），使电子空穴能够快速通过耗尽层到达P和N区，大大加快响应速度。PIN的探测效率也很高。 PIN探测器拥有极宽的带宽，商业化的超过了50GHz。PIN探测器的结构也非常简单，如图所示是PIN接受机的基本结构，光信号经过PIN光电探测器后经射频放大器，在通过窄带滤波器滤波，采样后经阈值判决得到数据。 图1 PIN接收机 PIN的噪声来源主要是散弹噪声，但是比APD的噪声小得多。PIN是无增益器件，一个光子至多产生一个电子空穴对，不适合用来检测微弱信号。对于 10Gbps的OOK信号，若BER要达到10^-9，这种接收机要求需要6200PPB[1]。 APD是利用雪崩特性制成的高增益光电二极管，APD接收机原理图与PIN接收机一致。一个光子产生一个电子空穴对后发生碰撞电离效应产生了大量电子空穴对，因此能够探测很微弱的信号。APD接收机灵敏度一般比PIN接收机好5~10dB，对于10Gbps的信号，误码率达到10^-9需要1000PPB[2]。 APD的噪声很大，主要是倍增噪声，而且APD一般需要很高的反向偏压来产生雪崩效应。同时，和PIN相比，APD只有很窄的线性效应（光电流和光功率成比例）。 2，光电倍增管PMT（单光子检测） 光电倍增管是利用外光电效应和二次电子发射效应来探测光信号的电真空器件，由阴极、电子倍增极、打拿极和收集极阳极等构成。阴极和阳极之间加上高压，光子在阴极表面产生光电子，这些光电子被电场加速后通过倍增系统产生大量二次电子，经阳极吸收形成输出电流。 PMT的计数频率可以达到几十MHz，具有高灵敏度和低噪声的特点，同时探测面积大直径可达几英寸、响应速度快上升时间小于1ns、高增益超过以及 宽谱宽等特点。PMT的量子效率受阴极材料和工作频率的影响：在紫外和可见光谱范围中，材料是GaAsP时，量子效率可以达到40%，在近红外区域，材料为GaAsInP时，量子效率小于1%，限制了PMT的使用。 LCTSX的LCT终端的接收机用的是PMT，碲镉汞APD作为备份接收机。 3，APD接收机（单光子检测） APD单光子检测器的原理是让偏置电压大于雪崩电压（即盖革模式），当有光子进入时，会产生uA甚至mA级别的光电流。由于任何光子或噪声都将产生