BRPI0907573B1

BRPI0907573B1 - Método e dispositivo de medição de característica de fibra óptica

Info

Publication number: BRPI0907573B1
Application number: BRPI0907573-9A
Authority: BR
Inventors: Kazuo Hotate; Takashi Yari; Masahito Ishioka; Yoshihiro Kumagai; Kazushi Oishi
Original assignee: Kazuo Hotate; Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2008-02-21
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2019-04-09
Also published as: US20110032517A1; BRPI0907573A2; EP2246685A4; EP2246685A1; EP2246685B1; CA2716000A1; JP5043714B2; CA2716000C; US8724101B2; JP2009198300A; WO2009104751A1

Abstract

método e dispositivo de medição de característica de fibra óptica um dispositivo de medição de característica de fibra óptica da presente invenção inclui: uma fonte de luz que emite luz laser modulada em uma frequência de modulação predeterminada; uma seção incidente que faz com que a luz 5 laser da fonte de luz como luz contínua e luz pulsada sejam incidentes de uma extremidade e outra extremidade de uma fibra óptica respectivamente; um ajustador de temporização que faz com que luz emitida da fibra óptica passe através do mesmo em uma regulagem predeterminada; e um detector de luz que detecta a luz que passa através do ajustador de temporização , e meça uma característica da fibra óptica utilizando um resultado de detecção do detector de luz, e o dispositivo inclui: um detector síncrono que detecta de forma síncrona o resultado de detecção do detector de luz utilizando um sinal de sincronização tendo uma frequência predeterminada; e um definidor de frequência que muda a frequência do sinal de sincronização em um caso onde a frequência de modulação na fonte de luz é um número inteiro múltiplo da frequência do sinal síncrono.

Description

“MÉTODO E DISPOSITIVO DE MEDIÇÃO DE CARACTERÍSTICA DE FIBRA ÓPTICA”

Campo técnico

A presente invenção refere-se a um método e dispositivo de medição de característica de fibra óptica que utilizam uma fibra óptica como sensor para medir distribuição de temperatura, distribuição de deformação, e outras características, na direção longa da fibra óptica.

Reivindica-se prioridade do pedido de patente japonesa número 2008-039960, depositado em 21 de fevereiro de 2008, cujo teor é incorporado aqui a título de referência.

Técnica antecedente

Como bem sabido, um dispositivo de medição de característica de fibra óptica utiliza uma fibra óptica como sensor por fazer luz contínua ou luz de pulso incidente na fibra e receber luz dispersa ou luz refletida gerada na fibra. Até o presente, vários tipos de dispositivo de medição de característica de fibra óptica foram propostos. Como a luz dispersa recebida pelo dispositivo de medição de característica de fibra óptica para medir as características da fibra óptica, o dispositivo de medição de característica de fibra óptica utiliza luz de dispersão Rayleigh, luz de dispersão Brillouin, luz de dispersão Raman, ou similar, como a luz refletida utiliza luz refletida Fresnel ou similar.

O documento de patente 1 abaixo revela um dispositivo de medição de característica de fibra óptica que faz luzes contínuas de frequência modulada (luz de bomba e luz de sonda) incidentes em uma fibra óptica a partir de suas duas extremidades, formar um pico de correlação cíclica da luz de bomba e luz de sonda ao longo da fibra óptica, e mede as características da fibra óptica por utilizar características que a luz de sonda é amplificada somente no pico de correlação por fenômenos de dispersão Brillouin estimulados. Esse dispositivo de medição de característica de fibra óptica varia a posição do pico de correlação na fibra óptica enquanto recebe a luz de sonda amplificada em cada posição, e desse modo mede características na direção longa da fibra.

O documento de patente 2 abaixo revela um dispositivo de medição de característica de fibra óptica que faz a luz contínua de frequência modulada (luz de sonda) e luz de pulso (luz de bomba) incidente respectivamente em uma extremidade e a outra extremidade de uma fibra óptica, gera sequencialmente picos de correlação de acordo com a posição da luz da bomba que se propaga na fibra e, da luz emitida a partir da fibra óptica, obtém somente a luz (luz de dispersão Brillouin estimulada) de perto do ponto de medição, e desse modo mede as características da fibra próxima àquele ponto de medição. Esse dispositivo de medição de característica de fibra óptica move o ponto de medição por ajustar a frequência de modulação da luz de sonda e luz de bomba, e a regulagem de luz de recepção emitida a partir da fibra, pelo que pode medir as características em uma posição dada na direção

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2/18 longa da fibra.

O dispositivo de medição de característica de fibra óptica revelado no documento de patente 2 varre a diferença de frequência óptica entre a luz de bomba e a luz de sonda enquanto mede a potência óptica da luz de dispersão Brillouin estimulada gerada na posição 5 de pico de correlação, e detecta a frequência de pico, pelo que pode medir o tamanho da deformação e temperatura naquela posição.

Documento de patente 1: Publicação da patente japonesa número 3667132 Documento de patente 2: publicação da patente japonesa número 3607930. REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

Problema a ser resolvido pela invenção

Cada dos dispositivos de medição de característica de fibra óptica revelados nos documentos de patente 1 e 2 acima utiliza luz de dispersão Brillouin estimulada gerada na fibra óptica para medir a característica na direção longa da fibra. Uma vez que essa luz de dispersão Brillouin estimulada é extremamente fraca e ruído é sobreposto na mesma, o uso 15 de um sinal recebido inalterado tornará difícil executar medição com precisão elevada. Esse ruído indesejado pode ser removido utilizando um detector síncrono como, por exemplo, um amplificador de captação dos pulsos.

Entretanto, mesmo ao utilizar um detector síncrono, se uma resolução espacial do dispositivo de medição de característica de fibra óptica for definida elevada, há um problema 20 de deterioração na razão S/N (razão de sinal para ruído). As figuras 7A e 7B são diagramas que mostram exemplos de sinais de luz recebida obtidos de um dispositivo de medição de característica de fibra óptica convencional. Quando a resolução espacial não é muito elevada, como mostrado na figura 7A, uma vez que o nível de sinal é suficientemente elevado em comparação com o nível de ruído, a frequência de pico FP101 da luz de dispersão Brillouin 25 estimulada pode ser facilmente detectada. Ao contrário, para aumentar a resolução espacial, no dispositivo de medição de característica de fibra óptica revelado no documento de patente 2 mencionado acima, é limitar a luz das proximidades de um ponto de medição utilizado na medição a uma porção que está mais próxima ao ponto de medição. Consequentemente, quando a resolução espacial é aumentada, como mostrado na figura 7B, o nível de sinal 30 diminui ao nível que está aproximadamente próximo ao nível de ruído, e o ruído que é sobreposto no sinal faz com que a razão S/N deteriore, tornando difícil detectar a frequência de pico FP102 da luz de dispersão Brillouin estimulada.

Além disso, quando um detector síncrono é utilizado em uma tentativa para remover o ruído, há um problema em que isso gera um componente de flutuação indesejável no 35 sinal e afeta adversamente a precisão de medição. As figuras 8A e 8B são diagramas que mostram uma configuração básica de um detector síncrono convencional e exemplos de sinais transmitidos a partir do mesmo. Como mostrado na figura 8A, um detector síncrono

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100 inclui um multiplicador 101 que multiplica um sinal medido como um sinal de luz recebida (sua frequência é designada como f) e um sinal de sincronização predeterminado (sua frequência é designada como f0), e um filtro de baixa frequência 102 que remove um componente de frequência elevada a partir do sinal multiplicado pelo multiplicador 101. Entre os sinais multiplicados pelo multiplicador 101, o detector síncrono 100 transmite um sinal tendo um componente de frequência que passou pelo filtro de baixa frequência 102.

Como mostrado na figura 8B, quando um sinal medido sincronizado com o sinal de sincronização na mesma frequência que a frequência f0 do sinal de sincronização é entrado (quando f = fo), o detector síncrono 100 transmite um sinal de corrente contínua, e quando um sinal medido tendo uma frequência totalmente diferente a partir da frequência f0 do sinal de sincronização é entrado (quando f ψ fo), não transmite um sinal. Além disso, quando um sinal medido em uma frequência próximo à frequência f0 do sinal de sincronização é entrado (quando f □ fo), o detector síncrono 100 transmite um sinal de corrente alternada com o diferencial entre as frequências em sua frequência. Uma vez que os dispositivos de medição de característica de fibra óptica revelados nos documentos de patente 1 e 2 modulam as frequências tanto da luz de bomba como da luz de sonda, quando a frequência de modulação da luz de sonda e similar está próxima à frequência f0 do sinal de sincronização utilizado no detector síncrono 100, o diferencial entre as frequências se torna o componente de flutuação de sinal mencionado acima e reduz a precisão de medição.

Além disso, o detector síncrono 100 utiliza genericamente um sinal retangular com uma razão de carga de 50% como o sinal síncrono acima mencionado, e esse sinal de sincronização contém um componente de frequência elevada de um múltiplo ímpar da frequência f0.

Portanto, se o sinal medido entrado no detector síncrono 100 contiver um componente de frequência que é igual a ou próximo a esse componente de frequência elevada, como explicado utilizando a figura 8B, há um problema em que esse componente é convertido em um sinal de corrente contínua ou um sinal de corrente alternada e gera um erro ou um componente de flutuação de sinais, pelo que a precisão de medição deteriora.

A presente invenção foi realizada em vista dessas circunstâncias, e um objetivo da mesma é fornecer um dispositivo de medição de característica de fibra óptica e método que, ao utilizar um detector síncrono, pode suprimir ruído e um componente de flutuação de sinal, e desse modo obter elevada precisão.

Meio para resolver o problema

Para resolver esses problemas, um dispositivo de medição de característica de fibra óptica da presente invenção inclui: uma fonte de luz que emite luz laser modulada em uma frequência de modulação predeterminada; uma seção incidente que faz com que a luz laser da fonte de luz como luz contínua e luz pulsada seja incidente de uma extremidade e outra

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4/18 extremidade de uma fibra óptica respectivamente; um ajustador de temporização que faz com que luz emitida da fibra óptica passe através do mesmo em uma regulagem predeterminada, e um detector de luz que detecta a luz que passa através do ajustador de temporização , e mede uma característica da fibra óptica utilizando um resultado de detecção do detector de luz, e o dispositivo inclui: um detector síncrono que detecta sincronamente o resultado de detecção do detector de luz utilizando um sinal de sincronização tendo uma frequência predeterminada; e um definidor de frequência que muda a frequência do sinal de sincronização em um caso onde a frequência de modulação na fonte de luz é um número inteiro múltiplo da frequência do sinal síncrono.

De acordo com a presente invenção, no caso onde a frequência de modulação na fonte de luz é um número inteiro múltiplo da frequência do sinal síncrono utilizado pelo detector síncrono, a frequência do sinal de sincronização é mudada pelo definidor de frequência, e um sinal de frequência tendo essa frequência mudada é utilizado na detecção síncrona do resultado de detecção do detector de luz.

Além disso, o dispositivo de medição de característica de fibra óptica da presente invenção pode incluir: um removedor de ruído que executa uma transformada Fourier em um sinal de detecção do detector síncrono para remover um componente de frequência predeterminado e executa uma transformada Fourier inversa em um sinal de detecção do qual o componente de frequência predeterminado é removido e desse modo remove ruído do sinal de detecção.

Além disso, o dispositivo de medição de característica de fibra óptica da presente invenção pode incluir: um aproximador de forma de onda que aproxima o sinal de detecção a partir do qual o ruído é removido pelo removedor de ruído utilizando uma expressão aproximada predeterminada.

Além disso, o dispositivo de medição de característica de fibra óptica da presente invenção pode incluir: um calculador de frequência de pico que detecta uma frequência de pico a partir do sinal de detecção aproximado pelo aproximador de forma de onda para determinar a característica da fibra óptica.

Além disso, no dispositivo de medição de característica de fibra óptica da presente invenção, a frequência de modulação na fonte de luz pode ser definida em um valor que difere em correspondência com uma posição de um ponto de medição na fibra óptica, e o definidor de frequência pode mudar a frequência do sinal de sincronização de tal modo que cada frequência de modulação definida na fonte de luz não se torna um número inteiro múltiplo da frequência do sinal de sincronização.

Um método de medição de característica de fibra óptica da presente invenção faz com que luz laser modulada em uma frequência de modulação predeterminada como luz contínua e luz pulsada seja incidente a partir de uma extremidade e outra extremidade de

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5/18 uma fibra óptica respectivamente, detecte luz emitida a partir da fibra óptica por passar a mesma em uma regulagem predeterminada, e meça uma característica da fibra óptica utilizando um resultado de detecção, e o método inclui as etapas de: detectar sincronamente o resultado de detecção do detector de luz por utilizar um sinal de sincronização predeterminado; e mudar uma frequência do sinal de sincronização em um caso onde a frequência de modulação na fonte de luz é um número inteiro múltiplo da frequência do sinal de sincronização.

Efeito da invenção

De acordo com a presente invenção, no caso onde a frequência de modulação na fonte de luz for um número inteiro múltiplo da frequência do sinal de sincronização utilizado pelo detector síncrono, a frequência do sinal de sincronização é mudada, e um sinal de frequência tendo essa frequência mudada é utilizado na detecção síncrona do resultado de detecção do detector de luz; portanto tem um efeito de que mesmo quando utiliza um detector síncrono, ruído e componente de flutuação de sinal pode ser suprimido e precisão de medição elevada pode ser obtida.

Além disso, de acordo com uma modalidade da presente invenção, uma transformada Fourier e uma transformada Fourier reversa são executadas em um sinal de detecção para remover ruído do mesmo, e após determinar uma função de aproximação por aproximação de quadrados mínimos, tem um efeito de que a precisão de detecção da frequência de pico pode ser aumentada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A figura 1 é um diagrama de blocos que mostra uma configuração primária de um dispositivo de medição de característica de fibra óptica de acordo com uma modalidade da invenção.

A figura 2 é um fluxograma que mostra um método de medição de característica de fibra óptica de acordo com uma modalidade da invenção.

A figura 3 é um diagrama que mostra picos de correlação gerados em uma fibra óptica 16 à medida que a luz de bomba avança.

A figura 4 é um diagrama que mostra um exemplo de um espectro de ganho Brillouin.

A figura 5 é um diagrama para ilustrar a operação de um ajustador de temporização 19.

A figura 6A é um diagrama para ilustrar processos executados de uma terceira etapa S3 até uma sexta etapa S6.

A figura 6B é um diagrama para ilustrar processos executados da terceira etapa S3 até a sexta etapa S6.

A figura 6C é um diagrama para ilustrar processos executados a partir da terceira

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6/18 etapa S3 até a sexta etapa S6.

A figura 6D é um diagrama para ilustrar processos executados a partir da terceira etapa S3 até a sexta etapa S6.

A figura 7A é um exemplo de sinal de luz recebido obtido por um dispositivo de me5 dição de característica de fibra óptica convencional.

A figura 7B é um exemplo de sinal de luz recebido obtido por um dispositivo de medição de característica de fibra óptica convencional.

A figura 8A é um exemplo de uma configuração básica de um detector síncrono convencional e um exemplo de um sinal transmitido a partir do detector síncrono.

A figura 8B é um exemplo de uma configuração básica de um detector síncrono convencional e um exemplo de um sinal transmitido a partir do detector síncrono.

Símbolos de referência

I dispositivo de medição de característica de fibra óptica

II fonte de luz

12 derivador óptico modulador de luz retardador de luz isolador óptico fibra óptica

17 modulador de pulso acoplador direcional ajustador de temporização detector de luz detector síncrono

24a definidor de frequência

24b removedor de ruído

24c aproximador de forma de onda

24d calculador de frequência de pico

Melhor modo para realizar a invenção

A seguir, um método e dispositivo de medição de característica de fibra óptica de acordo com uma modalidade da invenção serão explicados em detalhe com referência aos desenhos. A figura 1 é um diagrama de blocos que mostra uma configuração primária de um dispositivo de medição de característica de fibra óptica de acordo com uma modalidade da invenção. Como mostrado na figura 1, um dispositivo de medição de característica de fibra óptica 1 dessa modalidade inclui uma fonte de luz 11, um derivador óptico 12, um modulador e luz 13, um retardador de luz 14, um isolador óptico 15, uma fibra óptica 16, um modulador de pulso 17, um acoplador direcional 18, um ajustador de temporização 19, um detector de

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7/18 luz 20, um detector síncrono 21, um gerador de sinal 22, um conversor A/D 23 e um computador 24.

A fonte de luz 11 inclui um laser semicondutor 11a e um gerador de sinais 11b, e emite luz laser modulada com uma frequência modulada predeterminada fm. Como o laser 5 semicondutor 11a, um diodo laser de realimentação bem distribuída multi-quantum (MQW DFB-LD) que é pequeno e emite luz laser com um espectro estreito pode ser utilizado, por exemplo. O gerador de sinais 11b é controlado pelo computador 24, e transmite um sinal sinusoidal (sinal de modulação) que modula a luz laser emitida a partir do laser semicondutor 11a na frequência de modulação f_m para o laser semicondutor 11a. O derivador óptico 12 10 deriva a luz laser emitida da fonte de luz 11 para, por exemplo, duas derivações com uma razão de intensidade de 1-para-1.

O modulador de luz 13, que inclui um gerador de microondas 13a e um modulador de banda lateral única (SSB) 13b, modula uma das luzes laser derivadas pelo derivador óptico 12 (isto é, desloca sua frequência óptica) e gera uma banda lateral (banda lateral única) 15 para uma frequência central da luz laser.

Nessa modalidade, supõe-se que uma banda lateral única no lado de baixa frequência seja transmitida a partir do modulador de luz 13. O gerador de microondas 13a, sob controle do computador 24, transmite uma microonda tendo a frequência da porção de deslocamento de frequência aplicada a uma das luzes laser derivadas pelo derivador óptico 12.

O modulador SSB 13b gera uma banda lateral única tendo um diferencial de frequência que é equivalente à frequência da microonda transmitida a partir do gerador de microondas 13a com relação à frequência central da luz de entrada. A frequência da microonda transmitida a partir do gerador de microondas 13a é variável.

Para ajustar a posição do pico de correlação formado na fibra óptica 16, o retarda25 dor de luz 14 retarda a banda lateral única emitida a partir do modulador de luz 13 por um tempo predeterminado. Especificamente, retarda a banda lateral única emitida a partir do modulador de luz 13 de tal modo que a posição onde um pico de correlação de 0^a ordem ocorre (a posição onde a diferença de percurso óptico entre uma luz de sonda L1 e uma luz de bomba L2 explicada posteriormente é zero) é disposta em uma posição predeterminada 30 fora da fibra óptica 16. O retardador de luz 14 retarda a banda lateral única emitida a partir do modulador de luz 13, por exemplo, por passar o mesmo através de uma fibra óptica tendo um comprimento predeterminado (não mostrado). O isolador óptico 15 permite que luz desloque a partir do retardador de luz 14 em direção à fibra óptica 16 para passar, e interrompe luz que se desloca a partir da fibra óptica 16 em direção ao retardador de luz 14. Luz 35 a partir do retardador de luz 14 que passa pelo isolador óptico 15 e desloca em direção à fibra óptica 16 entra na fibra óptica 16 a partir de uma extremidade da fibra óptica 16 como luz de sonda L1.

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O modulador de pulso 17 inclui um gerador de sinais 17a e um modulador de intensidade óptica 17b, e pulsa a outra luz laser (luz contínua) derivada pelo derivador óptico 12. O gerador de sinais 17a é controlado pelo computador 24 para transmitir um sinal de regulagem que define a regulagem de pulsar a luz laser. O modulador de intensidade óptica 17b é, por exemplo, um comutador eletro-óptico (EO) e pulsa a luz laser a partir do derivador óptico 12 em uma regulagem definida pelo sinal de regulagem transmitido a partir do modulador de intensidade óptica 17b.

O acoplador direcional 18 faz a luz laser pulsada transmitida a partir do modulador de pulso 17 incidente na fibra óptica 16 como luz de bomba 2 a partir da outra extremidade da fibra óptica 16; além disso, emite luz que contém a luz de sonda L1 que propaga na fibra óptica 16 e é emitida a partir da outra extremidade da fibra óptica 16 em direção ao ajustador de temporização 19. A intensidade da luz na banda de frequência óptica da luz de sonda L1 é influenciada pelo efeito de dispersão Brillouin estimulado que se origina na fibra óptica 16.

O ajustador de temporização 19 comuta para um estado aberto ou um estado fechado com base no sinal de regulagem transmitido do gerador de sinais 22, e somente passa luz de dispersão Brillouin estimulada gerada em um ponto de medição definido na fibra óptica 16 (um ponto onde uma característica será medida) e sua proximidade. Especificamente, com base no sinal de regulagem a partir do gerador de sinais 22, comuta para o estado aberto em uma regulagem quando luz de dispersão Brillouin estimulada gerada no ponto de medição e sua proximidade se desloca através do acoplador direcional 18 e atinge o ajustador de temporização 19, e comuta para o estado desligado em uma regulagem quando a luz de dispersão Brillouin estimulada passou através do ajustador de temporização 19.

O detector de luz 20 inclui, por exemplo, um elemento de recepção de luz de sensibilidade elevada como um fotodiodo de avalanche, que detecta luz que passou pelo ajustador de temporização 19 e transmite um sinal de detecção (sinal de luz recebida). Na figura 1, que é um exemplo simplificado, além do elemento de recepção de luz, o detector de luz 20 também inclui um filtro de comprimento de onda óptica (não mostrado), e seleciona somente uma banda lateral de frequência baixa referente à luz de sonda L1 a partir da luz que passou pelo ajustador de temporização 19 e detecta sua potência. Uma vez que nessa modalidade o modulador SSB 13b é empregado, o filtro de comprimento de onda acima mencionado pode ser omitido. Não obstante, embora o custo seja aumentado pela provisão do filtro de comprimento de onda, uma vez que os componentes de frequência indesejável podem ser suprimidos, a precisão de medição pode ser aumentada.

O detector síncrono 21 utiliza o sinal de sincronização tendo uma frequência predeterminada f0 transmitida a partir do gerador de sinais 22 para detectar de forma síncrona o sinal de detecção transmitido a partir do detector de luz 20. Como esse detector síncrono

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21, por exemplo, um amplificador de capação dos pulsos com a configuração básica mostrada na figura 8A pode ser utilizado. O gerador de sinais 22, controlado pelo computador 24, gera um sinal de regulagem transmitido para o ajustador de temporização 19, e gera um sinal de sincronização utilizado pelo detector síncrono 21. A frequência do sinal de regulagem transmitida para o ajustador de temporização 19 a partir do gerador de sinais 22, a frequência f0 do sinal de sincronização para fora para o detector síncrono 21 a partir do gerador de sinais 22, e a frequência do sinal de regulagem transmitido para o modulador de intensidade óptica 17b a partir do gerador de sinais 17a do modulador de pulso 17 são iguais. O conversor A/D 23 converter o sinal que foi detectado de forma síncrona pelo detector síncrono 21 em um sinal digital, e transmite o mesmo como dados de detecção para o computador 24.

O computador 24 inclui um definidor de frequência 24a, um removedor de ruído 24b, um aproximador de forma de onda 24c, e um calculador de frequência de pico 24d. OP computador 24 controla as operações coletivas do dispositivo de medição de característica de fibra óptica 1, e executa vários processos para determinar as características da fibra óptica 16 com relação ao sinal digital (dados de detecção) transmitido a partir do conversor A/D 23. O definidor de frequência 24a define a frequência de modulação f_m da luz laser emitida a partir do laser semicondutor 11a (a frequência do sinal sinusoidal transmitido a partir do gerador de sinais 11b), e executa definições, mudanças e similar na frequência f0 do sinal de sincronização utilizado no detector síncrono 21 (o sinal de sincronização transmitido a partir do gerador de sinais 22). Quando a frequência de modulação fm da luz laser emitida a partir do laser semicondutor 11a é um número inteiro múltiplo da frequência f0 do sinal de sincronização, o definidor de frequência 24a muda a frequência f0 do sinal de sincronização.

O removedor de ruído 24b remove um componente de frequência predeterminado (componente de frequência de ruído) por executar uma transformada Fourier nos dados de detecção transmitidos a partir do conversor A/D 23, e executa uma transformada Fourier inversa nos dados de detecção dos quais o componente de frequência foi removido. Através desse processo, o removedor de ruído 24b remove ruído a partir dos dados de detecção transmitidos do conversor A/D 23.

O aproximador de forma de onda 24c utiliza uma expressão aproximada predeterminada para aproximar os dados de detecção, dos quais o removedor de ruído 24b removeu ruído. Por exemplo, o aproximador de forma de onda 24c utiliza aproximação de método de quadrados mínimos para aproximar os dados de detecção dos quais o ruído foi removido. Embora essa modalidade descreva um exemplo de aproximação utilizando método de quadrados mínimos, qualquer método de aproximação dado pode ser utilizado para aproximar os dados de detecção dos quais o ruído foi removido. O calculador de frequência de pico 24d determina uma característica da fibra óptica (por exemplo, o tamanho de deformação,

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10/18 ou sua temperatura) em um ponto de medição definido por detectar a frequência de pico a partir dos dados de detecção aproximados pelo aproximador de forma de onda 24c.

O definidor de frequência 24a, o removedor de ruído 24b, o aproximador de forma de onda 24c, e o calculador de frequência de pico 24d fornecidos no computador 24 podem ser realizados pelo hardware, ou podem ser realizados utilizando software. Ao realizar os mesmos utilizando software, o computador é feita implementar programas que realizam as funções de cada das unidades descritas acima.

Subsequentemente, uma operação do dispositivo de medição de característica de fibra óptica 1 tendo a configuração descrita acima, isto é, um método de medição de característica de fibra óptica de acordo com uma modalidade da invenção, será explicada. A figura 2 é um fluxograma que mostra um método de medição de característica de fibra óptica de acordo com uma modalidade da presente invenção, como mostrado na figura 2, o método de medição de característica de fibra óptica da presente modalidade é amplame3nte dividido em uma primeira etapa S1 de definir condições de medição, uma segunda etapa S2 de decidir uma frequência f0 do sinal de sincronização, uma terceira etapa S3 de medir a fibra óptica 16, uma quarta etapa S4 de remover ruído do resultado de medição, uma quinta etapa S5 de aproximar uma forma de onda do resultado de medição, e uma sexta etapa S6 de detectar uma frequência de pico de luz de dispersão Brillouin estimulada gerada na fibra óptica 16.

Quando o processamento tem início, a primeira etapa S1 de definir as condições de medição é executada. Nessa primeira etapa S1, o definidor de frequência 24a do computador 24 executa um processo de definir valores para variáveis A e I que serão utilizados na decisão da frequência f0 do sinal de sincronização na segunda etapa S2 (etapa S11). A variável A é utilizada para evitar que o processo se torne um loop infinito quando o definidor de frequência 24a decide o sinal de sincronização f0, e aqui é assumido que o usuário define esse valor em ‘5’. A variável I é utilizada para definir a faixa da frequência f0 do sinal de sincronização calculado pelo definidor de frequência 24a quando a frequência de modulação f_mda luz laser é um número inteiro múltiplo da frequência f0 do sinal de sincronização, e aqui é assumido que o usuário define esse valor em ‘3’.

Subsequentemente, um processo de definir o comprimento L da fibra óptica 16 é executado pelo definidor de frequência 24a (etapa S12). É assumido que o usuário define o comprimento L da fibra óptica 16 em 500 [m]. Quando a definição é concluída, o definidor de frequência 24a executa um processo de calcular a frequência de repetição da luz de bomba L2 e a frequência f0 do sinal de sincronização é executada pelo definidor de frequência 24a (etapa S13). Quando há uma pluralidade de picos de correlação em posições diferentes na fibra óptica 16 se houver uma pluralidade de pulsos de luz (luzes de bomba L2) na fibra óptica 16, a medição não pode ser executada de forma precisa. Por conseguinte, um processo

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11/18 é executado para determinar a frequência de repetição da luz de bomba L2 para assegurar que há somente um pulso (a luz de bomba L2) na fibra óptica 16.

Como já explicado, a frequência do sinal de regulagem transmitido a partir do gerador de sinais 17a do modulador de pulso 17 do modulador de intensidade óptica 17b (a fre5 quência de repetição da luz de bomba P2) é igual à frequência f0 do sinal de sincronização transmitido a partir do gerador de sinais 22 para o detector síncrono 21. Portanto, para calcular a frequência de repetição da luz de bomba L2 é calcular a frequência f0 do sinal de sincronização. Especificamente, se c for a velocidade de luz em um vácuo e n for o índice refrativo da fibra óptica 16, a frequência de repetição da luz de bomba L2 e a frequência f0 10 do sinal de sincronização são calculados com a equação (1) abaixo.

F0 = (c/n) / (2xL) (1)

Por exemplo, se o índice refrativo de fibra óptica n for 1,5 e a velocidade da luz em um vácuo for 3x10⁸ [m/s], a partir da equação (1) é calculado que, para uma fibra óptica 16 tendo um comprimento L de 500 [m], a frequência f0 do sinal de sincronização será 200 15 (kHz].

Subsequentemente, um processo de definir um ponto de medição D1 na fibra óptica 16 é executado pelo definidor de frequência 24a (etapa S14). Supõe-se que o usuário defina o ponto de medição D1 na fibra óptica 16 em uma posição de 100 [m] de uma extremidade da fibra óptica 16 (a extremidade que a luz de onda L1 é incidente em). Quando essa defini20 ção é concluída, um processo de calcular a frequência de modulação fm da luz laser na fonte de luz 11 é executada pelo definidor de frequência 24a (etapa S15). Especificamente, se d for a distância a partir da extremidade da fibra óptica 16 para o pico de correlação de 0^a ordem fora da fibra óptica 16, e a for a ordem de um pico de correlação formado dentro da fibra óptica 16, a frequência de modulação f_m da luz laser na fonte de luz 11 é calculada a 25 seguinte equação (2).

f_m= a x (c/n) / (2 x (d+D1) (2) por exemplo, se a ordem a do pico de correlação for ‘10’, a partir da equação (2) a frequência de modulação fm no ponto de medição D1 definido em uma posição de 100 [m/ a partir da outra extremidade da fibra óptica 16 é 10 [MHz]. Por executar processos acima, a 30 primeira etapa S1 de definir as condições de medição termina.

Quando a primeira etapa S1 termina, a segunda etapa S2 de decidir a frequência f0 do sinal de sincronização é executada. Na segunda etapa S2, primeiramente um processo de inicializar variáveis a e i que são utilizadas na decisão da frequência f0 do sinal de sincronização é executado pelo definidor de frequência 24a (etapa S16). Especificamente, os valo35 res das variáveis a e i são ambos definidos em ‘1’. O definidor de frequência 24a então determina se a frequência de modulação fm calculada na etapa S15 é um número inteiro múltiplo da frequência f0 do sinal de sincronização calculado na etapa S13 (etapa S17). EspecifiPetição 870180167374, de 24/12/2018, pág. 20/38

12/18 camente, calcula o valor da variável m na seguinte equação (3), e determina se o valor dessa variável m é um número inteiro.

m = fm / (i x fc) (3) quando a frequência f0 do sinal de sincronização calculado na etapa S13 descrito acima é 200 [kHz] e a frequência de modulação fm calculada na etapa S15 descrita acima é 10 [MHz], o valor da variável m na equação (3) é ‘50’. Portanto, o resultado de determinação da etapa S17 é ‘SIM’ e um processo de mudar a frequência f0 do sinal de sincronização é executado pelo definidor de frequência 24a.

Especificamente, é primeiramente determinado que o valor de variável a seja igual à variável A definida na etapa S11 (etapa S18). Uma vez que o valor da variável a é ‘1’ e o valor da variável A é ‘5’, o resultado de determinação é ‘NÃO’. A frequência f0 do sinal de sincronização é então mudada por uma quantidade predeterminada (etapa S19). A quantidade de mudança da frequência f0 do sinal de sincronização é, por exemplo, definida em uma frequência que corresponde à resolução do gerador de sinais 17a que define a frequência de repetição da luz de bomba L2. Supõe-se que a resolução do gerador de sinais 17a seja 20 [kHz] e a frequência f0 do sinal de sincronização é mudada para 180 [kHz]. Quando a frequência f0 do sinal de sincronização é mudada, o valor da variável a é incrementada (etapa S20).

Quando o processo de mudar a frequência f0 do sinal de sincronização termina, o definidor de frequência 24a calcula o valor da variável m mostrada na equação (3) acima uma segunda vez, e determina se esse valor de variável m é um número inteiro (etapa S17). Quando a frequência f0 do sinal de sincronização é mudada para 180 [kHz], o valor de variável m expresso na equação (3) acima se torna ’55.55’, e o resultado determinado pelo definidor de frequência 24a na etapa S17 é, portanto ‘NÃO’. O definidor de frequência 24a então determina se o valor da variável i é igual ao valor da variável I definido na etapa S11 (etapa S21). Uma vez que o valor da variável i é ‘1’ e o valor da variável I é ‘3’, o resultado de determinação aqui é ‘NÃO’, por conseguinte, o definidor de frequência 24a incrementa o valor da variável i (etapa S22) e retorna para uma terceira vez no processo da etapa S17.

Quando o valor da variável m determinado na etapa S17 não é um número inteiro e o valor de variável i não é igual ao valor de variável I, os processos das etapas S17, S21 e S22 são repetidos, e o valor da variável m é calculado a partir da equação (3) acima enquanto muda o valor da variável i. especificamente, quando o valor da variável i é ‘2’, o valor da variável m se torna ’27.27’ e quando o valor da variável i é ‘3’, o valor da variável m se torna ’18.15’. quando o valor da variável i se torna igual ao valor ‘3’ da variável A definida na etapa S11, o resultado de determinação da etapa S21 se torna ‘SIM’, e um processo de decidir a frequência f0 do sinal de sincronização é executado pelo definidor de frequência 24a (etapa S23). Aqui, a variável m, que mostra a razão entre uma frequência de um múltiplo par

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13/18 e uma frequência de um múltiplo ímpar da frequência fo do sinal de sincronização e a frequência de modulação fm, é determinada utilizando variável i, seria aceitável determinar somente a variável m que mostra a razão entre um múltiplo ímpar da frequência f0 do sinal de sincronização e frequência de modulação fm.

Especificamente, quando a frequência f0 do sinal de sincronização é 180 [kHz], uma vez que a mudança do valor de variável i na equação (3) acima não produzirá um número inteiro, o definidor de frequência 24a define a frequência f0 do sinal de sincronização (a frequência de repetição da luz de bomba L2) para 180 [kHz]. Pelos processos acima, a segunda etapa S2 de decidir a frequência f0 do sinal de sincronização termina. Os processos das etapas S18 a S20 são repetidos durante o período em que o resultado de determinação da etapa S17 é ‘SIM’, e quando o valor da variável a se torna igual à variável A definida na etapa S11 enquanto esses processos estão sendo repetidos, o resultado de determinação na etapa S18 se torna ‘SIM’. Por conseguinte, o definidor de frequência 24a termina a série de processos uma vez que a medição não é possível.

Quando a segunda etapa S2 termina, a terceira etapa S3 de medir a fibra óptica 16 é executada. Nessa terceira etapa S3, processos são executados nos quais a frequência de modulação fm da luz laser na fonte de luz 11 é definida na frequência de modulação calculada na etapa S15 (por exemplo, 10 [MHz]), e a frequência f0 do sinal de sincronização utilizado no detector síncrono 21 e a frequência de repetição da luz de bomba L2 (e também a frequência operacional do ajustador de temporização 19) são definidas na frequência decidida na etapa S23 (por exemplo, 180 [kHz]). Essas definições são executadas por transmitir sinais de controle a partir do definidor de frequência 24a em cada do gerador de sinais 11b da fonte de luz 11, gerador de sinais 17a do modulador de pulso 17, e gerador de sinais 22.

Quando essas definições são concluídas, luz laser tendo a frequência de modulação fm calculada na etapa S15 é emitida a partir da fonte de luz 11 e derivada pelo derivador óptico 12. uma das luzes laser derivadas pelo derivador óptico 12 é incidente ao modulador de luz 13 e modificada pelo modulador SSB 13b, gerando uma única banda lateral para a frequência central da luz laser. Luz laser tendo uma única banda lateral (luz contínua) emitida a partir do modulador de luz 13 é retardada por uma quantidade predeterminada no retardador de luz 14 e posteriormente, passa através do isolador óptico 15, e é incidente à fibra óptica 16 a partir de uma extremidade da fibra óptica 16 como luz de sonda L1. Enquanto isso, a outra luz laser que foi derivada pelo derivador óptico 12 é incidente ao modulador de pulso 17, onde é pulsado e convertido em luz de pulso tendo a frequência de repetição decidida na etapa S23. Essa luz de pulso passa pelo acoplador direcional 18 e é incidente à fibra óptica 16 a partir da outra extremidade da fibra óptica 16 como luz de bomba L2.

Como mostrado na figura 3, quando a luz de sonda L1 de luz contínua que foi moPetição 870180167374, de 24/12/2018, pág. 22/38

14/18 dulada em frequência com a frequência de modulação f_m e a luz de bomba pulsada L2 são incidentes à fibra óptica 16, à medida que a luz de bomba L2 se propaga ao longo da fibra óptica 16, picos de correlação PO a PN (N é um número inteiro positivo) são gerados em posições diferentes na fibra óptica 16. A figura 3 é um diagrama que mostra picos de correlação gerados na fibra óptica 16 à medida que a luz de bomba avança. No exemplo mostrado na figura 3, o pulso de luz passa próximo ao pico de correlação P2. Picos de correlação P0 e P1 representados pelas linhas interrompidas são picos de correlação que o pulso de luz passou no passado, enquanto picos de correlação P3 e PN são picos de correlação que passarão à medida que a luz de bomba L2 avança.

O intervalo entre os picos de correlação mostrados na figura 3 é dm, e é expresso pela seguinte equação (4):

dm = (c/n) / (2 x fm) (4) isto é, o intervalo dm entre os picos de correlação pode ser mudado por mudar a frequência de modulação fm na fonte de luz 11, pelo que as posições onde os picos de correlação P1 a Pn são gerados podem ser movidas. Entretanto, a posição do pico de correlação de 0^a ordem PO, que é gerada em uma posição onde a diferença de percurso óptico entre a luz de sonda L1 e a luz de bomba L2 se torna zero, não pode ser movida por mudar a frequência de modulação fm. Portanto, como mostrado na figura 3, a quantidade de retardo aplicado no retardador de luz 14 (vide a figura 1) é definida de tal modo que a posição do pico de correlação de 0a ordem P0 está fora da fibra óptica 16.

Em cada dos picos de correlação P0 a P3, a luz de sonda L1 obtém um ganho devido a uma amplificação Brillouin estimulada pela luz de bomba L2. como mostrado na figura 4, no pico de correlação, quando a diferença de frequência entre a luz de bomba L2 e a luz de sonda L1 varia com a luz de bomba L2 como referência, um espectro L11 denominado espectro de ganho Brillouin (BGS) moldado como um coeficiente Lorenz com deslocamento de frequência Brillouin vb como uma frequência central é obtido. A figura 4 é um exemplo de um espectro de ganho Brillouin. Deslocamento de frequência Brillouin vb muda dependendo do material, temperatura, deformação e similar da fibra óptica 16, em particular, é sabido que muda linearmente com relação à deformação. Portanto, por detectar a frequência de pico do espectro de ganho Brillouin L11 mostrado na figura 4, a quantidade de deformação da fibra óptica 16 pode ser determinada.

Após a luz de sonda L1 que passa através da fibra óptica 16 e luz de dispersão Brillouin estimulada gerada dentro da fibra óptica 16 serem emitidas a partir da outra extremidade da fibra óptica 16, são incidentes ao acoplador direcional 18. a luz de sonda L1 emitida a partir do acoplador direcional 18 é incidente ao ajustador de temporização 19, somente a luz de sonda L1 incidente em uma regulagem definida pelo ajustador de temporização 19 e luz de dispersão Brillouin estimulada sendo capaz de passar pelo ajustador de temporização

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19. Isto é, por ajustar a regulagem do ajustador de temporização 19, é possível obter luz de dispersão Brillouin estimulada que foi gerada em ou próximo a um ponto de medição definido.

A figura 5 é um diagrama para ilustrar uma operação do ajustador de temporização 19. como mostrado na figura 5, supõe-se que à medida que a luz de bomba L2 propaga na fibra óptica 16, picos de correlação P11, P12 e P13 são gerados em um intervalo de dm. T11, T12 e T13 são os tempos exigidos para que a luz de bomba L2 da outra extremidade X da fibra óptica 16 atinja os picos de correlação P11, P12 e P13 respectivamente, T21, T22 e T23 são os tempos exigidos para que a luz de dispersão Brillouin estimulada gerada nos picos de correlação P11, P12 e P13 respectivamente atinjam o ajustador de temporização 19.

Quando o ponto de medição for definido na posição de geração de pico de correlação P11, se o ajustador de temporização 19 for definido em um estado aberto quando um tempo de T11 + T21 decorreu a partir do momento em que a luz de bomba L2 foi incidente à outra extremidade X da fibra óptica 16, luz de dispersão Brillouin estimulada gerada na posição de pico de correlação P11 é obtida. Similarmente, quando se deseja obter luz de dispersão Brillouin estimulada gerada na posição de pico de correlação P12, o ajustador de temporização 19 é definido no estado aberto quando um tempo de T12 + T22 decorreu a partir do momento em que a luz de bomba L2 era incidente na outra extremidade X; e quando se deseja obter luz de dispersão Brillouin estimulada gerada na posição de pico de correlação P13, o ajustador de temporização 19 é definido no estado aberto quando um tempo de T13 + T23 decorreu do momento em que a luz de bomba L2 era incidente na outra extremidade X.

A luz de sonda L1 e luz de dispersão Brillouin estimulada que passaram pelo ajustador de temporização 19 são incidentes ao detector de luz 20, onde luz de banda lateral em um lado de baixa frequência é selecionada por um filtro de comprimento de onda não mostrado incluído no detector de luz 20 e sua intensidade é detectada. Então, o detector de luz 20 transmite um sinal de detecção indicando o resultado de detecção. Esse sinal de detecção é entrado no detector síncrono 21, que detecta de forma síncrona o mesmo e remove ruído.

A frequência f0 do sinal de sincronização utilizado pelo detector síncrono 21 é definida em uma frequência tal que a frequência de modulação f_m utilizada na fonte de luz 11 não é um número inteiro múltiplo da frequência f0 (em outras palavras, uma frequência tal que a frequência f0 do sinal de sincronização não é uma fração de número inteiro da frequência de modulação fm utilizada na fonte de luz 11). Consequentemente, mesmo se um sinal retangular que tem uma razão de carga de 50% e contém um componente de frequência elevada de grau ímpar da frequência f0 é utilizado como o sinal síncrono, a diferença de

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16/18 frequência entre a frequência do sinal de detecção transmitido para o detector síncrono 21 e o componente de frequência elevada do sinal de sincronização pode ser aumentado. Como resultado, é possível evitar erros ou a geração de um componente de flutuação de sinais quando há uma pequena diferença de frequência entre o sinal medido f (sinal de detecção) o componente de frequência elevada do sinal de sincronização explicado utilizando figuras 8A e 8B, e a precisão de medição pode ser aumentada. O sinal de detecção do qual o detector síncrono 21 removeu ruído é transmitido para o conversor A/D 23, onde é convertido em um sinal digital, e transmitido como dados de detecção para o computador 24.

O processo descrito acima é executado repetidamente enquanto varia a diferença de frequência entre a luz de bomba L2 e a luz de sonda L1, pelo que dados de detecção que indicam o espectro de ganho Brillouin L11 mostrado na figura 4 acumula no computador 24. Pelos processos acima, a terceira etapa S3 de medir a fibra óptica 16 termina. Quando a terceira etapa S3 termina, o computador 24 executa sequencialmente uma quarta etapa S4 de remover ruído a partir do resultado de medição, uma quinta etapa S5 de aproximar a forma de onda do resultado de medição, e uma sexta etapa S6 de detectar uma frequência de pico de luz de dispersão Brillouin estimulada (espectro de ganho Brillouin) gerada na fibra óptica 16.

As figuras 6A a 6D são diagramas para ilustrar processos executados na terceira etapa S3 até a sexta etapa S6. Primeiramente, na quarta etapa S4, o removedor de ruído 24 executa uma transformada Fourier nos dados de detecção acumulados na terceira etapa S3 (etapa S25). Essa transformada habilita os dados de detecção (o espectro de ganho Brillouin SP1 com ruído N sobreposto mostrado na figura 6A) a serem separados nos componentes de frequência mostrados na figura 6B.

A seguir, o removedor de ruído 24b remove componentes de frequência indesejáveis entre os componentes de frequência separados pela transformada Fourier (etapa S26). Por exemplo, remove um componente de frequência que é uma frequência diferente da forma de onda de espectro de ganho Brillouin (BGS) e tem um nível de sinal mais baixo do que um nível predeterminado como um componente de frequência de ruído N. No exemplo da figura 6B, remove componentes de frequência diferentes daquele com símbolo de referência f1 apenso. O removedor de ruído 24b então executa uma transformada Fourier inversa nos dados de detecção a partir dos quais o componente de frequência indesejável foi removida (etapa S27). Por executar os processos acima, como mostrado na figura 6C, o espectro de ganho Brillouin SP1 do qual ruído foi removido como mostrado na figura 6A pode ser obtido. Pelo acima, a quarta etapa S4 de remover ruído a partir do resultado de medição termina.

Quando a quarta etapa S4 termina, a quinta etapa S5 de aproximar a forma de onda do resultado de medição é executada. Na quinta etapa S5, o aproximador de forma de onda 24c utiliza método de aproximação de quadrados mínimos para aproximar o espectro

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17/18 de ganho Brillouin SP1 a partir do qual o removedor de ruído 24b removeu ruído, e obtém a função de aproximação FM mostrada na figura 6D (etapa S28). Aqui, o método de aproximação de quadrados mínimos indica uma aproximação que ao utilizar uma função específica para aproximar um resultado de medição, é executado utilizando um método (método de quadrados mínimos) de determinar um coeficiente que minimiza a soma quadrada do residual do resultado de medição e a função. Esse processo é executado para minimizar o erro de detecção ao detectar a frequência de pico do espectro de ganho Brillouin SPI. Pelo acima, a quinta etapa S5 de aproximar a forma de onda do resultado de medição termina.

Quando a quinta etapa S5 termina, a sexta etapa S6 de detectar a frequência de pico da luz de dispersão Brillouin estimulada (espectro de ganho Brillouin) gerada na fibra óptica 16 é executada. Nessa sexta etapa S6, o calculador de frequência de pico 24d determina um valor máximo do coeficiente de aproximação FM determinado na quinta etapa S5, e calcula a frequência que obtém esse valor máximo na frequência de pico FP1 (etapa S29). Pelo acima, a sexta etapa S6 de detectar a frequência de pico termina. Para medir as características na direção longa da fibra óptica 16, os processos da primeira etapa S1 para a sexta etapa S6 necessitam somente ser repetidos enquanto mudam a posição do ponto de medição definido na fibra óptica 16.

Como explicado acima, nessa modalidade, uma vez que o sinal de detecção a partir do detector de luz 20 é detectado de forma síncrona pelo detector síncrono 21, a razão S/N pode ser impedida de deteriorar mesmo se a resolução espacial do dispositivo de medição de característica de fibra óptica 1 for aumentada. Nessa modalidade, quando a frequência de modulação f_m na fonte de luz 11 é um número inteiro múltiplo da frequência f0 do sinal de sincronização, a frequência f0 do sinal de sincronização é mudada. Isso torna possível aumentar a diferença de frequência entre a frequência do sinal de detecção transmitido a partir do detector de luz 20 e o sinal de sincronização utilizado no detector síncrono 21 ou uma frequência elevada do mesmo. Como resultado, mesmo se uma onda retangular contendo um componente de frequência elevada for utilizado como o sinal de sincronização, a geração de erros ou componente de flutuação de sinal pode ser evitada, e a precisão de medição pode ser aumentada.

Além disso, nessa modalidade, uma transformada Fourier e uma transformada Fourier inversa são executadas no sinal de detecção que foi sincronamente detectado e convertido em um sinal digital (dados de detecção) para remover ruído do mesmo, e após determinar uma função de aproximação por aproximação de quadrados mínimos, a frequência de pico é determinada. Isso pode obter precisão de detecção de frequência de pico consideravelmente maior do que convencional. Como resultado, a resolução espacial do dispositivo de medição de característica de fibra óptica 1 pode ser aumentada em aproximadamente vários centímetros.

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18/18

Embora o método e dispositivo de medição de característica de fibra óptica de acordo com uma modalidade da invenção tenham sido descritos e ilustrados acima, a invenção não é limitada a essa modalidade, e pode ser modificada livremente no escopo da invenção. Por exemplo, na modalidade descrita acima, nos processos de etapas S17 a S23, 5 os processos são executados nos quais uma frequência f0 da qual uma variável m que não atinge um número inteiro predeterminado é obtido é determinada como a frequência f0 do sinal de sincronização. Entretanto, a frequência f0 do sinal de sincronização pode ser determinada com base no valor da própria variável m calculada na etapa S17. Por exemplo, é aceitável determinar o restante obtido quando uma variável m determinada por inserção de 10 uma dada frequência f0 é dividida com um número inteiro e, quando esse restante está compreendido em uma faixa de 0,1 a 0,9, definir o mesmo como a frequência f0 do sinal de sincronização. Isto é, preferivelmente, quando o restante for menor do que 0,1 ou maior do que 0,9, é considerado como estando próximo a um número inteiro, e a frequência f0 a partir da qual essa variável m é obtida não é utilizada como a frequência f0 do sinal de sincronização.

Aplicabilidade industrial

A presente invenção pode ser aplicada em um método e dispositivo de medição de característica de fibra óptica. De acordo com o método e dispositivo de medição de característica de fibra óptica, mesmo quando utiliza um detector síncrono, ruído e componente de flutuação de sinais podem ser suprimidos e pode-se obter precisão de medição elevada.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de medição de característica de fibra óptica compreendendo:

uma fonte de luz (11) configurada para emitir luz laser modulada em uma frequência de modulação predeterminada (f_m);

5 um modulador de luz (13) configurado para modular a luz laser emitida a partir da fonte de luz (11) como luz contínua, e para fornecer um único sinal de banda lateral em relação a uma frequência central da luz laser para uma extremidade de uma fibra óptica (16);

um modulador de pulso (17) configurado para fornecer um sinal pulsado que impulsiona a luz laser emitida a partir da fonte de luz (11) com base em um primeiro sinal de tem10 porização a uma frequência predeterminada (fo), em que a referida luz pulsada incide na outra extremidade da fibra óptica (16);

um gerador de sinal (22) configurado para fornecer um segundo sinal de temporização a um ajustador de temporização (19) e um sinal de sincronização tendo a mesma frequência predeterminada (f0);

15 o regulador de temporização (19) configurado para fazer com que a luz emitida a partir da referida outra extremidade da fibra óptica passe através da mesma no momento predeterminado; e um detector de luz (20) configurado para detectar a luz que passou através do ajustador de temporização (19), em que o dispositivo mede uma característica da fibra ópti20 ca por utilizar um resultado de detecção do detector de luz;

o dispositivo sendo CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

um detector síncrono (21) configurado para detectar de forma síncrona a luz detectada pelo detector de luz (20) utilizando um sinal de sincronização obtido do sinal gerador 25 (22); e um definidor de frequência (24a) configurado para mudar a frequência (f0) do sinal de sincronização em um caso onde a frequência de modulação (fm) da luz laser é um número inteiro múltiplo da frequência (f0) do sinal síncrono.
2. Dispositivo de medição de característica de fibra óptica, de acordo com a reivin-

30 dicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

um removedor de ruído (24b) configurado para executar uma transformada Fourier em um sinal de detecção do detector síncrono (21) para remover um componente de frequência predeterminado, e para executar uma transformada Fourier inversa em um sinal de detecção do qual o componente de frequência predeterminado é removido e desse modo 35 remove ruído a partir do sinal de detecção.
3. Dispositivo de medição de característica de fibra óptica, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

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2/3 um aproximador de forma de onda (24c) configurado para aproximar o sinal de detecção a partir do qual o ruído é removido pelo removedor de ruído (24b) utilizando uma expressão aproximada predeterminada.
4. Dispositivo de medição de característica de fibra óptica, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

um calculador de frequência de pico (24d) configurado para detectar uma frequência de pico a partir do sinal de detecção aproximado pelo aproximador de forma de onda (24c) para determinar a característica da fibra óptica (16).
5. Dispositivo de medição de característica de fibra óptica, de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que o definidor de frequência (24a) é configurado para mudar a frequência do sinal de sincronização de modo a definir que a frequência de modulação na fonte de luz (11) é definido para um valor que difere em correspondência com a posição de um ponto de medição na fibra óptica, e que cada frequência de modulação definida na fonte de luz não se torna um número inteiro múltiplo da frequência do sinal de sincronização.
6. Método de medição de característica de fibra óptica compreendendo:

emitir luz laser (L1, L2) modulada em uma frequência de modulação predeterminada (fm), modular a luz laser como luz contínua, e fornecer um único sinal de banda lateral em relação a uma frequência central da luz laser para uma extremidade de uma fibra óptica (16), fornecer um sinal pulsado que impulsiona a luz laser com base em um primeiro sinal de temporização a uma frequência predeterminada (f0), em que a luz pulsada é feita incidente à outra extremidade da fibra óptica (16), fornecer um segundo sinal de temporização e um sinal de sincronização com a mesma frequência predeterminada (f0), fazendo com que a luz emitida a partir da fibra óptica passe no momento predeterminado; e detectar luz emitida a partir da fibra óptica (16) que passou no momento predeterminado:

CARACTERIZADO pelo fato de que o método compreende adicionalmente: detectar sincronamente a detecção pelo uso do sinal de sincronização;

mudar uma frequência (f0) do sinal de sincronização em um caso onde a frequência de modulação (fm) da luz laser é um número inteiro múltiplo da frequência (f0) do sinal de sincronização.
7. Método de medição de característica de fibra óptica, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

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3/3 realizar uma transformada de Fourier para um sinal de detecção de modo a remover um componente de frequência predeterminado e realizar uma transformada de Fourier inversa para um sinal de detecção a partir do qual o componente de frequência predeterminado é removido e desse modo remover ruído do sinal de detecção.

5
8. Método de medição de característica de fibra óptica, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

aproximar o sinal de detecção do qual o ruído é removido usando uma expressão aproximada predeterminada.
9. Método de medição de característica de fibra óptica, de acordo com a reivindica-
10 ção 8, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente:

detectar uma frequência de pico a partir do sinal de detecção para determinar a característica da fibra ótica.

10. Método de medição de característica de fibra óptica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicional-

15 mente:

mudar a frequência do sinal de sincronização, em que a frequência de modulação na fonte de luz é ajustada para um valor que difere em correspondência com uma posição de um ponto de medição na fibra óptica, e em que cada frequência de modulação ajustada na fonte de luz não se torna um

20 múltiplo inteiro da frequência do sinal de sincronização.