CN107453805B - 一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种干扰的消除方法及装置，属于通信技术领域，具体是涉及一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法及装置。包括：初始测量步骤，用于以m次测量脉冲进行初始测量，将m个测量反射谱叠加以确定反射峰时间；精确测量步骤，用于在后续N‑m次测量中在每个反射峰所在时间点处设置一个矩形脉冲并与反射信号进行相关运算。因此，本发明具有如下优点：1.原理及结构简单，实现方便；2.能够有效的消除鬼影干扰，提高测量精度，准确找到故障点。

Description

一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法及装置

技术领域

本发明涉及一种干扰的消除方法及装置，属于通信技术领域，具体是涉及一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法及装置。

背景技术

随着光纤通信的迅速发展，光纤网络的规模也越来越庞大，由此引起的光纤维护和故障检测工作也就变的越来越严峻。如果直接采用人工检测的方法对通信系统进行检查，则效率比较低、精度比较差。因此人们提出了采用光时域反射仪(OTDR)的方法来对光纤系统进行检查。

在光纤通信系统中，光时域反射仪是一种用于测试光纤衰减、物理缺陷和接头损耗等参数及故障点具体位置的仪器。光时域反射仪首先发射一个矩形光脉冲，经过耦合器进入被检测光纤线路，由于光纤中存在瑞利散射，光信号会被反射回来，离OTDR越近，反射回来所需要的时间越短，离OTDR越远，反射回来所需要的时间越长。因此，在OTDR中就可以按时间坐标来显示检测光纤线路各个位置处的反射情况。当光纤中存在断点或链接器时，该处的反射率会发生突变，从而在OTDR中就会测到一个反射峰，从而定位出该断点或连接器的位置。在OTDR测量中，由于瑞利散射功率较小，一般采用重复测量，即重复测量多次，得到多个测量谱，然后将它们叠加，得到最终测量谱。

然而，在OTDR测量的反射谱中，有一部分反射峰并非是光纤的断点或链接点造成的，也不是因纤芯质量问题引起的反射，而是光纤测试中出现的“鬼影””现象。鬼影是由光纤线路中某点的大菲涅尔反射引起的二次及二次以上反射，鬼影形成的主要原因有：菲涅尔反射功率远大于后向瑞利散射光功率；也有可能是被测光纤长度大于仪表测试距离范围。当光缆线路较长时，OTDR发射光脉冲频率较高，反射回始端的光脉冲还没达到始端，第二个光脉冲又发射出去，于是他们就在线路的某一点相遇而形成鬼影。第三种可能是仪表与光纤、光纤与光纤接口损耗大。当脉冲遇到大的反射接头时，一部分脉冲就会重新再返回远端，然后与其他光脉冲相叠加而形成鬼影。如图所示。入射光脉冲在两个连接器1，2之间来回反射，使得在OTDR曲线的G1处产生一个尖峰(鬼影)，图中终结强反射还可以引起鬼影G2。

图1是鬼影的形成过程示意图，图中G1和G2就是“鬼影”，鬼影并不是光纤中的故障造成的，会对光纤测量产生干扰。

现有技术中的鬼影消除方法是：在强反射处使用折射率匹配液以减小反射、选择短脉冲宽度以减小注入功率、选择合适的量程范围、在强反射之前的光纤中增加衰减。如果引起鬼影的事件位于光纤终结，可绕合适的工具(如铅笔)几圈以减弱反射回始端的光从而消除鬼影。其缺点是：不能自动消除鬼影，需要人为识别测量曲线并干预光路或者改变OTDR的测试参数。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的上述的技术问题，提供了一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法及装置。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法，包括：

初始测量步骤，用于以m次测量脉冲进行初始测量，将m个测量反射谱叠加以确定反射峰时间；

精确测量步骤，用于在后续N-m次测量中在每个反射峰所在时间点处设置一个矩形脉冲并与反射信号进行相关运算。

优选的，上述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法，所述精确测量步骤中的矩形脉冲的宽度不小于测量脉冲宽度。

优选的，上述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法，初始测量步骤中m的取值为在考虑到光路的菲涅尔散射系数R时，使SNR等于1时的平均次数。

优选的，上述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法，初始测量步骤中基于以下公式确定m的取值：

式中，R为光纤的菲涅尔散射系数，E₀为脉冲能量，P_NE噪声等效功率，α为光纤的损耗，z为测量距离。

一种光时域反射仪鬼影干扰的消除装置，包括：

初始测量模块，用于以m次测量脉冲进行初始测量，将m个测量反射谱叠加以确定反射峰时间；

精确测量模块，用于在后续N-m次测量中在每个反射峰所在时间点处设置一个矩形脉冲并与反射信号进行相关运算。

优选的，上述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除装置，所述精确测量模块矩形脉冲的宽度不小于测量脉冲宽度。

优选的，上述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除装置，初始测量模块中m的取值为在考虑到光路的菲涅尔散射系数R时，使SNR等于1时的平均次数。

优选的，上述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除装置，初始测量模块基于以下公式确定m的取值：

式中，R为光纤的菲涅尔散射系数，E₀为脉冲能量，P_NE噪声等效功率，α为光纤的损耗，z为测量距离。

因此，本发明具有如下优点：1.原理及结构简单，实现方便；2.能够有效的消除鬼影干扰，提高测量精度，准确找到故障点。

附图说明

附图1是鬼影的形成过程示意图；

附图2是本发明的方法流程图；

附图3是反射的测量谱和矩形脉冲波形图；

附图4为采用本方法消除“鬼影”后的测量谱。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

鬼影是由于离入射端较近且强的反射来回反射而引起的回音，因此鬼影峰比较微弱，先做m次测量，m远小于N，鬼影峰会淹没在噪声中，而正常反射峰可以测量出来，因此可以找到每个接收反射峰的时间。

基于以上思想，本实施例中设OTDR重复测量次数为N，即发射测量脉冲总的次数为N，先做m次测量(m远小于N)，得到m个测量反射谱；将这m个测量反射谱作叠加，得到一个初步的测试谱，并在该谱中找到正常反射峰所对应的时间坐标，从而确定反射峰的时间点。

在每个正常反射峰所在时间点处，设置一个矩形脉冲，并存入OTDR中，该脉冲宽度等于或稍大于发射测量脉冲宽度；在接下来的N-m次测量中，都在该时间点处产生该矩形脉冲，并与反射回来的信号作数字相关运算，也就是进行相乘后，再相加的运算。由于该脉冲只有在接收正常射峰值的时间点处有幅值，其他时间处都为零，所以将该矩形脉冲与反射回来的信号作相关运算后，就可以将后面的“鬼影”全部消除。最后再将这N-m次的测量谱作叠加，得到最终测试谱。

具体地，如图2所示，为本发明用于光时域反射仪中消除“鬼影”干扰的方法流程图，包括以下几个步骤：

(1)设光时域反射仪(OTDR)发射测量脉冲总的次数为N，先做m次测量(m远小于N)，得到m个测量反射谱；

(2)将这m个测量反射谱作叠加，找到每个接收反射峰的时间；

(3)在每个反射峰所在时间点处，设置一个矩形脉冲，该脉冲宽度等于或稍大于发射测量脉冲宽度；

(4)在接下来的N-m次测量中，都在该时间点处产生该矩形脉冲，并与反射回来的信号作相关；

(5)将这N-m次的测量谱作叠加，得到最终测试谱。

如图3所示，为第一反射峰和“鬼影”的测试反射谱，红色波形即为矩形脉冲，采用该矩形脉冲与测试得到的反射谱作相关运算，即可去除“鬼影”的干扰，得到图4所示测试曲线。

本技术方案的主要特点是分段测量，即先大概判断出容易产生鬼影的强反射峰的位置，因为曲线鬼影与始端的距离是强反射事件与始端距离的倍数，成对称状，所以可以通过强反射事件估计出鬼影的位置。然后再精确测量出OTDR曲线，并且通过相关运算从而消除鬼影。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (6)

1.一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法，其特征在于，包括：

初始测量步骤，用于以m次测量脉冲进行初始测量，将m个测量反射谱叠加以确定反射峰时间；

精确测量步骤，用于在后续N-m次测量中在每个反射峰所在时间点处设置一个矩形脉冲并与反射信号进行相关运算；其中，相关运算为乘后再相加的运算；所述精确测量步骤中的矩形脉冲的宽度不小于测量脉冲宽度。

2.根据权利要求1所述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法，其特征在于，初始测量步骤中m的取值为在考虑到光路的菲涅尔散射系数R时，使SNR等于1时的平均次数。

3.根据权利要求1所述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除方法，其特征在于，初始测量步骤中基于以下公式确定m的取值：

式中，R为光纤的菲涅尔散射系数，E₀为脉冲能量，P_NE为噪声等效功率，α为光纤的损耗，z为测量距离。

4.一种光时域反射仪鬼影干扰的消除装置，其特征在于，包括：

初始测量模块，用于以m次测量脉冲进行初始测量，将m个测量反射谱叠加以确定反射峰时间；

精确测量模块，用于在后续N-m次测量中在每个反射峰所在时间点处设置一个矩形脉冲并与反射信号进行相关运算，其中，相关运算为乘后再相加的运算；所述精确测量模块矩形脉冲的宽度不小于测量脉冲宽度。

5.根据权利要求4所述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除装置，其特征在于，初始测量模块中m的取值为在考虑到光路的菲涅尔散射系数R时，使SNR等于1时的平均次数。

6.根据权利要求4所述的一种光时域反射仪鬼影干扰的消除装置，其特征在于，初始测量模块基于以下公式确定m的取值：

式中，R为光纤的菲涅尔散射系数，E₀为脉冲能量，P_NE为噪声等效功率，α为光纤的损耗，z为测量距离。