CN106027142A - 一种基于热致光纤偏振态变化的光缆故障点精确定位的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于热致光纤偏振态变化的光缆故障点精确定位的方法，包括步骤：1）获得故障光缆故障点到测试装置的光纤光学长度Lb，确定Lb点距离测试装置的位置点为B点；2）选取参考点A；3）获取被测故障光缆中光纤后向散射信号曲线数据D1；4）获取被测故障光缆中光纤后向散射信号曲线数据D2；5）建立数据D1和数据D2函数坐标；6）建立信号数据序列D'的函数坐标；7）建立信号数据序列D的函数坐标；8）计算数据序列D，记录c点的光纤光学长度La；9）比较La和Lb；10）计算光缆长度Lc=（Lb‑La）/(1+R)，得到故障点位置。这种方法能够方便、快速精确地找出光缆故障点的位置，缩短维护人员找到光缆故障点位置的时间进而缩短维护时间。
Description
技术领域
本发明涉及光通信测试领域，特别是涉及一种基于热致光纤偏振态变化的光缆故障点精确定位的方法。
背景技术
目前，在维护光缆网络时，最方便、最常用的工具是光时域反射仪（OTDR）。光时域反射仪是通过光纤后向散射信号来分析光纤的工作状态，例如光纤链路衰减、连接点的质量、光纤长度、是否弯曲过度等等。通过分析光纤的工作状态，大致可以分析出光缆的工作状态。特别是当光缆网络出现故障时，通过分析光纤的衰减曲线可以进行故障定位，只有进行故障定位后，才能排除故障，使光缆网络恢复正常。故障的快速、准确定位，对于快速排除故障来说，无疑是极其重要的。
在使用光时域反射仪对光缆故障，如：光缆被折断，进行故障定位时，通过光时域反射仪测量得到的是光纤的光学长度，而不是光缆的实际长度，实际工作中，我们是通过光纤的长度和光缆余长系数估算出光缆的长度，然后通过一些特殊坐标点，如：距离光缆故障点最近的光纤熔接点处光缆连接盒的位置，结合估算出的该处光缆连接盒到光缆故障点距离的光缆长度，进一步判断光缆故障点的实际位置。
在实际工作中，由于各种因素，如此估算出的光缆故障点位置与真实的光缆故障点位置会存在一定的误差，这种误差通常在50-200米之间，在光缆被机械拉断或挖断时，故障处光缆被破坏的外观特征明显，这种误差影响不大，维护人员很容易就能发现光缆故障点。但是，如果遇上的是光缆外部损伤小但内部出现断纤、断股现象，或者是过度弯曲之类的故障，故障处光缆被破坏的外观特征不明显，50-200米的定位误差就会使故障定位难度大大增加，维护人员需要对这50-200米的光缆进行仔细观察、辨别，才能确定光缆故障点的准确位置，如此一来，寻找故障点的时间较长。
目前对光缆故障进行精确位置定位的方法主要有二种：使用P-OTDR即偏振-光时域反射仪探测弯曲光缆的方式、使用B-OTDR即布里渊-光时域反射仪和R-OTDR即曼-光时域反射仪探测加热光缆的方式。
使用P-OTDR探测弯曲光缆的方式对光缆故障进行精确位置定位，缺点是要求能够对光缆进行直径1m左右的弯曲。如果光缆被敷设得较紧，抽不出足够长度的光缆用于弯曲，那么实施光缆弯曲就比较困难，通过使用P-OTDR探测弯曲光缆的方式对光缆故障进行精确位置定位也就变得十分不便。
使用B-OTDR或R-OTDR探测加热光缆的方式对光缆故障进行精确位置定位，主要的缺点是B-OTDR和R-OTDR的成本高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种光缆故障点精确定位的方法。这种方法能够方便、快速精确地通过光缆加热位置找出光缆故障点的位置，缩短维护人员找到光缆故障点位置的时间进而缩短维护时间。
实现本发明目的的技术方案是：
一种基于热致光纤偏振态变化的光缆故障点精确定位的方法，包括如下步骤：
1）使用测量装置中的普通光时域反射仪功能对故障光缆进行测试，获得故障光缆故障点到测试装置的光纤光学长度Lb，并确定Lb点距离测试装置的位置点为B点；
2）在故障光缆上选取一个参考点A，参考点A到测试装置的光缆长度为0.85×Lb -
0.95×Lb ；
3）在参考点A处，使用加热装置将一段0.3m-2m的光缆加热至50-70℃，通过测量装置中的偏振敏感光时域反射仪功能获取被测故障光缆中光纤的第一组后向散射信号曲线数据D1，测量所用脉冲宽度为Tw1，测量时间为T1；
4）在参考点A点，将被加热的光缆部分降温至环境温度，通过测量装置中的偏振敏感光时域反射仪功能，获取被测故障光缆中光纤的第二组后向散射信号曲线数据D2，测量所用脉冲宽度为Tw2，测量时间为T2；
5）建立数据D1和数据D2为被测光纤后向散射信号幅度与光纤长度的函数坐标，Y轴表示后向散射信号幅度，单位为dB，0dB值对应于噪声均方根值；X轴表示光纤长度；
6）将数据D1和数据D2进行相减运算，得到信号数据序列D'，以曲线方式进行显示信号数据序列D'，建立信号数据序列D'的函数坐标，Y轴表示后向散射信号幅度的变化，X轴表示光纤长度；
7）在信号数据序列D'的函数坐标中，将X轴的取值范围限定为0-Lb，X=0的点定义为坐标原点，所有Y轴的值均减去坐标原点的Y值，并取绝对值，得到信号数据序列D；建立信号数据序列D的函数坐标，Y轴表示后向散射信号幅度在温度变化前后的幅度差，X轴表示光纤长度；
8）从坐标原点开始，向X轴正向逐点位移计算数据序列D，当信号数据序列D中的Y值出现大于设定的阈值Yt时，记录下曲线上的该点，从该点往坐标原点方向进行逐点位移、计算，当曲线上某一点的曲线斜率由正值开始变为负值或零时，该点对应于光缆被加热处，记为c点，c点的X轴的值为光缆被加热处到测量装置的光纤光学长度La ；
9）比较La 和Lb ：
如果Lb 减La小于200m，则将A点作为参考点；
如果Lb 减La大于200m，以（Lb - La）值及光缆余长系数为依据，向光缆故障点B点方向移动一段距离，重复步骤2）-步骤8），重新选择下一个参考点，，直至找到一个Lb 减La小于200m的参考点A，以此参考点为最终的参考点A；
10）以最终的参考点A、（Lb - La）值、光缆余长系数R为依据，根据光缆余长系数的定义，计算长度为（Lb - La）的光纤对应的光缆长度Lc，Lc =（Lb - La）/(1+R)，从最终的参考点A向B点方向移动长度Lc，此时的位置即是故障点实际位置。
所述测量所用脉冲宽度Tw1和Tw2均为40ns-320ns。
所述测量时间为T1和T2均为1s-60s。
所述的阈值Yt为0.20dB-6dB。
上述方法的原理是当一段光纤的温度发生变化时，会导致经过该段光纤的光信号偏振态发生变化，使用偏振敏感光时域反射仪（P-OTDR）可以探测该变化。因此，先使用光时域反射仪的OTDR功能获得光缆故障点到测试仪的光纤光学长度，然后选取一段距离故障点较近的光缆，对其进行加热，利用偏振敏感光时域反射仪P-OTDR探测光纤因温度变化而导致的光信号偏振态变化，得到加热点到偏振敏感光时域反射仪（P-OTDR）处的光纤光学长度，并通过绝对定位和相对定位，逐次逼近，最终确定光缆故障点位置。
实现上述方法中的测量装置包括一个OTDR模块、二个1x2光开关或者一个2x2光开关、一个光纤起偏/检偏器，光纤起偏/检偏器的一个端口连接OTDR模块的输入/输出端，另一个端口连接被测光缆或光纤。当光开关的选择的光路使OTDR模块的光信号经过光纤起偏/检偏器到达被测光缆或光纤，测量装置执行偏振敏感光时域反射功能；当光开关的选择的光路使OTDR模块的光信号不经过光纤起偏/检偏器，而是通过一段短光纤到达被测光缆或光纤，则测量装置执行普通OTDR功能。
这种方法能够方便、快速精确地通过光缆加热位置找出光缆故障点的位置，缩短维护人员找到光缆故障点位置的时间进而缩短维护时间。
附图说明
图1图2为实施例中两种不同结构的测量装置的结构示意图。
图中，1.OTDR模块 2 .1x2光开关 3.光纤起偏/检偏器 4 .被测光缆 5 . 2x2光开关A .光缆加热点 B.光缆故障点。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明内容作进一步的阐述，但不是对本发明的限定。
实施例：
参照图1，图2，一种基于热致光纤偏振态变化的光缆故障点精确定位的方法，包括如下步骤：
1）使用测量装置中的普通光时域反射功能对故障光缆进行测试，获得故障光缆故障点到测试装置的光纤光学长度Lb，并确定Lb点距离测试装置的位置点为光缆故障B点；
2）在故障光缆上选取一个参考点光缆加热点A，参考点光缆加热点A到测试装置的光缆长度为0.85×Lb - 0.95×Lb ；
3）在参考点光缆加热点A处，使用加热装置将一段0.3m-2m的光缆加热至50-70℃，通过测量装置中的偏振敏感光时域反射仪功能获取被测故障光缆中光纤的第一组后向散射信号曲线数据D1，测量所用脉冲宽度为Tw1，测量时间为T1；
4）在参考点光缆加热点A点，将被加热的光缆部分降温至环境温度，通过测量装置中的偏振敏感光时域反射仪功能，获取被测故障光缆中光纤的第二组后向散射信号曲线数据D2，测量所用脉冲宽度为Tw2，测量时间为T2；
5）建立数据D1和数据D2为被测光纤后向散射信号幅度与光纤长度的函数坐标，Y轴表示后向散射信号幅度，单位为dB，0dB值对应于噪声均方根值；X轴表示光纤长度；
6）将数据D1和数据D2进行相减运算，得到信号数据序列D'，以曲线方式进行显示信号数据序列D'，建立信号数据序列D'的函数坐标，Y轴表示后向散射信号幅度的变化，X轴表示光纤长度；
7）在信号数据序列D'的函数坐标中，将X轴的取值范围限定为0-Lb，X=0的点定义为坐标原点，所有Y轴的值均减去坐标原点的Y值，并取绝对值，得到信号数据序列D；建立信号数据序列D的函数坐标，Y轴表示后向散射信号幅度在温度变化前后的幅度差，X轴表示光纤长度；
8）从坐标原点开始，向X轴正向逐点位移计算数据序列D，当信号数据序列D中的Y值出现大于设定的阈值Yt时，记录下曲线上的该点，从该点往坐标原点方向进行逐点位移、计算，当曲线上某一点的曲线斜率由正值开始变为负值或零时，该点对应于光缆被加热处，记为c点，c点的X轴的值为光缆被加热处到测量装置的光纤光学长度La ；
9）比较La 和Lb ：
如果Lb 减La小于200m，则将参考点光缆加热点A点作为参考点；
如果Lb 减La大于200m，以（Lb - La）值及光缆余长系数为依据，向光缆故障点B点方向移动一段距离，重复步骤2）-步骤8），重新选择下一个参考点，，直至找到一个Lb 减La小于200m的参考点A，以此参考点为最终的参考点光缆加热点A；
10）以参考点A、（Lb - La）值、光缆余长系数R为依据，根据光缆余长系数的定义，计算长度为（Lb - La）的光纤对应的光缆长度Lc，Lc =（Lb - La）/(1+R)，从最终的参考点光缆加热点A向光缆故障点B点方向移动长度Lc，此时的位置即是故障点实际位置。
所述测量所用脉冲宽度Tw1和Tw2均为40ns-320ns。
所述测量时间为T1和T2均为1s-60s。
所述的阈值Yt为0.20dB-6dB。
实现上述方法中的测量装置包括一个OTDR模块1、二个1x2光开关2、一个光纤起偏/检偏器3，光纤起偏/检偏器3的一个端口连接OTDR模块1的输入/输出端，另一个端口连接被测光缆4。
光开关的功能是：既可以选择使OTDR模块1的信号通过光纤起偏/检偏器3到达被测光缆4，也可以选择使OTDR模块1的信号不通过光纤起偏/检偏器3，而是通过一段短光纤直接到达被测光缆4。通过控制光开关，使OTDR模块1的信号不通过光纤起偏/检偏器3，而是通过一段短光纤或者是光开关内部光路，直接到达被测光缆4，此时测量装置执行普通OTDR的功能；也可以通过控制光开关，使OTDR模块1的信号通过光纤起偏/检偏器3到达被测光缆4，此时执行P-OTDR的功能。
Claims (4)
1.一种基于热致光纤偏振态变化的光缆故障点精确定位的方法，其特征是，包括如下步骤：
1）使用测量装置中的普通光时域反射仪功能对故障光缆进行测试，获得故障光缆故障点到测试装置的光纤光学长度Lb，并确定Lb点距离测试装置的位置点为B点；
2）在故障光缆上选取一个参考点A，参考点A到测试装置的光缆长度为0.85×Lb - 0.95×Lb ；
3）在参考点A处，使用加热装置将一段0.3m-2m的光缆加热至50-70℃，通过测量装置中的偏振敏感光时域反射仪功能获取被测故障光缆中光纤的第一组后向散射信号曲线数据D1，测量所用脉冲宽度为Tw1，测量时间为T1；
4）在参考点A点，将被加热的光缆部分降温至环境温度，通过测量装置中的偏振敏感光时域反射仪功能，获取被测故障光缆中光纤的第二组后向散射信号曲线数据D2，测量所用脉冲宽度为Tw2，测量时间为T2；
5）建立数据D1和数据D2为被测光纤后向散射信号幅度与光纤长度的函数坐标，Y轴表示后向散射信号幅度，单位为dB，0dB值对应于噪声均方根值；X轴表示光纤长度；
6）将数据D1和数据D2进行相减运算，得到信号数据序列D'，以曲线方式进行显示信号数据序列D'，建立信号数据序列D'的函数坐标，Y轴表示后向散射信号幅度的变化，X轴表示光纤长度；
7）在信号数据序列D'的函数坐标中，将X轴的取值范围限定为0-Lb，X=0的点定义为坐标原点，所有Y轴的值均减去坐标原点的Y值，并取绝对值，得到信号数据序列D；建立信号数据序列D的函数坐标，Y轴表示后向散射信号幅度在温度变化前后的幅度差，X轴表示光纤长度；
8）从坐标原点开始，向X轴正向逐点位移计算数据序列D，当信号数据序列D中的Y值出现大于设定的阈值Yt时，记录下曲线上的该点，从该点往坐标原点方向进行逐点位移、计算，当曲线上某一点的曲线斜率由正值开始变为负值或零时，该点对应于光缆被加热处，记为c点，c点的X轴的值为光缆被加热处到测量装置的光纤光学长度La ；
9）比较La 和Lb ：
如果Lb 减La小于200m，则将A点作为参考点；
如果Lb 减La大于200m，以（Lb - La）值及光缆余长系数为依据，向光缆故障点B点方向移动一段距离，重复步骤2）-步骤8），重新选择下一个参考点，直至找到一个Lb 减La小于200m的参考点A，以此参考点为最终的参考点A；
10）以最终的参考点A、（Lb - La）值、光缆余长系数R为依据，根据光缆余长系数的定义，计算长度为（Lb - La）的光纤对应的光缆长度Lc，Lc =（Lb - La）/(1+R)，从最终的参考点A向B点方向移动长度Lc，此时的位置即是故障点实际位置。
2.根据权利要求1所述的基于热致光纤偏振态变化的光缆故障点精确定位的方法，其特征是，所述测量所用脉冲宽度Tw1和Tw2均为40ns-320ns。
3. 根据权利要求1所述的基于热致光纤偏振态变化的光缆故障点精确定位的方法，其特征是所述测量时间为T1和T2均为1s-60s。
4. 根据权利要求1所述的基于热致光纤偏振态变化的光缆故障点精确定位的方法，其特征是，所述的阈值Yt为0.20dB-6dB。
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