CN103808491B - 自适应高精度光纤故障点检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应高精度光纤故障点检测装置及其检测方法，解决了现有技术存在的光纤故障点的定位不准确的问题。包括激光器驱动电路（3）与多波长窄脉冲激光器（1）的输入端连接，耦合器（7）的第一输出端与第一光接收器（5）的输入端连接，第一光接收器（5）的输出端与延时器（8）的输入端连接，延时器（8）的输出端与计时器（4）的第一输入端连接，耦合器（7）的第二输出端与光定向耦合器（2）的输入端连接，光定向耦合器（2）的输出端与被测光纤连接在一起，光定向耦合器（2）的反射光输出端与第二光接收器（6）连接在一起。本发明采用多波长窄脉冲激光器作为光源，实现自适应高精度光纤故障点检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤故障点的定位检测装置，特别涉及一种自适应高精度光纤中的故障点的检测装置及其检测方法。
背景技术
随着光纤通信和光纤传感的飞速发展，各种各样的光纤在电力通讯领域被广泛地应用，对光纤故障点的检测也成为现场的重要工作。现有技术的光纤检测是通过光时域反射仪来完成的，该方法是将大功率的窄脉冲光注入到待测光纤中，然后，在同一端检测沿光纤轴向的后向反射与散射光的功率和时间，测得光纤的衰减和故障点位置，这种方法具有测试时间短，测试速度快，测试精度高的优点。但是，光时域反射仪在进行故障点位置检测之前，需要人为地输入与被测光纤纤芯参数有关的光纤折射率，之后才能对故障点的位置进行检测定位。在现场检测前，一般是通过检测人员查看被测光纤的说明资料或对要检测的光纤折射率进行估计，由于光纤的种类繁多和使用过程中折射率的变化，造成估算和输入到光时域反射仪中的待测光纤的折射率不准确，导致光纤故障点的定位不准确。
发明内容
本发明提供了一种自适应高精度光纤故障点检测装置及其检测方法，解决了现有技术存在的光纤故障点的定位不准确的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种自适应高精度光纤故障点检测装置，包括多波长窄脉冲激光器1、激光器驱动电路3、耦合器7、光定向耦合器2、第一光接收器5、第二光接收器6、延时器8、计时器4和运算处理器6，激光器驱动电路3与多波长窄脉冲激光器1的输入端连接在一起，多波长窄脉冲激光器1的输出端与耦合器7的输入端连接在一起，耦合器7的第一输出端与第一光接收器5的输入端连接在一起，第一光接收器5的输出端与延时器8的输入端连接在一起，延时器8的输出端与计时器4的第一输入端连接在一起，耦合器7的第二输出端与光定向耦合器2的输入端连接在一起，光定向耦合器2的输出端与被测光纤连接在一起，光定向耦合器2的反射光输出端与第二光接收器6连接在一起，第二光接收器6的输出端与计时器4的第二输入端连接在一起，在计时器4的输出端上连接有运算处理器9。
一种自适应高精度光纤故障点检测方法，包括以下步骤：
第一步、将激光器驱动电路3与多波长窄脉冲激光器1的输入端连接在一起，将多波长窄脉冲激光器1的输出端与耦合器7的输入端连接在一起，耦合器7的第一输出端与第一光接收器5的输入端连接在一起，第一光接收器5的输出端与延时器8的输入端连接在一起，延时器8的输出端与计时器4的第一输入端连接在一起，耦合器7的第二输出端与光定向耦合器2的输入端连接在一起，光定向耦合器2的输出端与被测光纤连接在一起，光定向耦合器2的反射光输出端与第二光接收器6连接在一起，第二光接收器6的输出端与计时器4的第二输入端连接在一起，在计时器4的输出端上连接运算处理器9；
第二步、激光器驱动电路3控制多波长窄脉冲激光器1发出含多个波长的窄脉冲信号，含多个波长的窄脉冲信号经耦合器7后分为两路：一路由第一光接收器5转化为电信号后经延时器8进入计时器4开始计时，另一路经光定向耦合器2发射到被测光纤中去；光纤中故障点的反射光信号经光定向耦合器2进入第二光接收器6转化为电信号，并进入到计时器4记录脉冲信号反射回来的时间；
第三步、运算处理器9通过各波长往返时间计算出光纤参数，其计算公式为：
；
其中：m一般取1-3；Bj为第j个光波的谐振强度；ωj为第j个光波的谐振频率；n(ω)为频率为ω的光对应的折射率；
第四步、根据上步计算出的光的折射率计算出光在待测光纤中的传播速度；
第五步、第i个波长的反射信号到达计时器（4）的时刻为ti，则该信号在被测光纤中的传输时间为ti，故障点距测量点的距离：。
本发明采用多波长窄脉冲激光器作为光源，无需预设，自动计算出光纤折射率，避免了现有光时域反射仪因预设折射率不准确而引入的误差，从而实现自适应高精度光纤故障点检测。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
一种自适应高精度光纤故障点检测装置，包括多波长窄脉冲激光器1、激光器驱动电路3、耦合器7、光定向耦合器2、第一光接收器5、第二光接收器6、延时器8、计时器4和运算处理器6，激光器驱动电路3与多波长窄脉冲激光器1的输入端连接在一起，多波长窄脉冲激光器1的输出端与耦合器7的输入端连接在一起，耦合器7的第一输出端与第一光接收器5的输入端连接在一起，第一光接收器5的输出端与延时器8的输入端连接在一起，延时器8的输出端与计时器4的第一输入端连接在一起，耦合器7的第二输出端与光定向耦合器2的输入端连接在一起，光定向耦合器2的输出端与被测光纤连接在一起，光定向耦合器2的反射光输出端与第二光接收器6连接在一起，第二光接收器6的输出端与计时器4的第二输入端连接在一起，在计时器4的输出端上连接有运算处理器9。
一种自适应高精度光纤故障点检测方法，包括以下步骤：
第一步、将激光器驱动电路3与多波长窄脉冲激光器1的输入端连接在一起，将多波长窄脉冲激光器1的输出端与耦合器7的输入端连接在一起，耦合器7的第一输出端与第一光接收器5的输入端连接在一起，第一光接收器5的输出端与延时器8的输入端连接在一起，延时器8的输出端与计时器4的第一输入端连接在一起，耦合器7的第二输出端与光定向耦合器2的输入端连接在一起，光定向耦合器2的输出端与被测光纤连接在一起，光定向耦合器2的反射光输出端与第二光接收器6连接在一起，第二光接收器6的输出端与计时器4的第二输入端连接在一起，在计时器4的输出端上连接运算处理器9；
第二步、激光器驱动电路3控制多波长窄脉冲激光器1发出含多个波长的窄脉冲信号，含多个波长的窄脉冲信号经耦合器7后分为两路：一路由第一光接收器5转化为电信号后经延时器8进入计时器4开始计时，另一路经光定向耦合器2发射到被测光纤中去；光纤中故障点的反射光信号经光定向耦合器2进入第二光接收器6转化为电信号，并进入到计时器4记录脉冲信号反射回来的时间；
第三步、运算处理器9通过各波长往返时间计算出光纤参数，其计算公式为：
；
其中：m一般取1-3；Bj为第j个光波的谐振强度；ωj为第j个光波的谐振频率；n(ω)为频率为ω的光对应的折射率；
第四步、根据上步计算出的光的折射率计算出光在待测光纤中的传播速度；
第五步、第i个波长的反射信号到达计时器4的时刻为ti，则该信号在被测光纤中的传输时间为ti，故障点距测量点的距离：，
不同波长的光在光纤中的传播速度不一样，导致各波长脉冲从故障点反射回来的时间不同，根据这些时间信息，可得出与光纤纤芯有关的参数，从而计算出相应的折射率，进一步得到故障点的位置。
Claims (1)
1.一种自适应高精度光纤故障点检测方法，包括以下步骤：
第一步、将激光器驱动电路（3）与多波长窄脉冲激光器（1）的输入端连接在一起，将多波长窄脉冲激光器（1）的输出端与耦合器（7）的输入端连接在一起，耦合器（7）的第一输出端与第一光接收器（5）的输入端连接在一起，第一光接收器（5）的输出端与延时器（8）的输入端连接在一起，延时器（8）的输出端与计时器（4）的第一输入端连接在一起，耦合器（7）的第二输出端与光定向耦合器（2）的输入端连接在一起，光定向耦合器（2）的输出端与被测光纤连接在一起，光定向耦合器（2）的反射光输出端与第二光接收器（6）连接在一起，第二光接收器（6）的输出端与计时器（4）的第二输入端连接在一起，在计时器（4）的输出端上连接运算处理器（9）；
第二步、激光器驱动电路（3）控制多波长窄脉冲激光器（1）发出含多个波长的窄脉冲信号，含多个波长的窄脉冲信号经耦合器（7）后分为两路：一路由第一光接收器（5）转化为电信号后经延时器（8）进入计时器（4）开始计时，另一路经光定向耦合器（2）发射到被测光纤中去；光纤中故障点的反射光信号经光定向耦合器（2）进入第二光接收器（6）转化为电信号，并进入到计时器（4）记录脉冲信号反射回来的时间；
第三步、运算处理器（9）通过各波长往返时间计算出光纤参数，其计算公式为：
；
其中：m取1-3；Bj为第j个光波的谐振强度；ωj为第j个光波的谐振频率；n(ω)为频率为ω的光对应的折射率；
第四步、根据上步计算出的光的折射率计算出光在待测光纤中的传播速度；
第五步、第i个波长的反射信号到达计时器（4）的时刻为ti，则该信号在被测光纤中的传输时间为ti，故障点距测量点的距离：。
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