CN108512593A - 一种基于fbg解调仪的光缆诊断装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置及方法，该装置包括至少一个宽带光源、第一高速光开关、环形器、FBG解调仪、第二高速光开关、光缆。通过FBG解调仪对逐段光缆回射光波波长组成和能量变化进行分析，诊断光缆中断、衰耗等运行故障，本发明结构简单，成本低廉，使用效果好。

Description

一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置及方法

技术领域

本发明属于光缆维护检测技术领域，涉及一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置，同时，本发明还提供一种基于FBG解调仪的光缆诊断方法。

背景技术

传统光缆检测方式主要采用OTDR技术，对反射光波的能量和时间进行检测，确定光缆的故障，但是具体故障类型是否为端点中断、裂纹、弯折等更信息，不能精准判断。

基于现有技术中存在的上述问题，需要一种从光波波长角度实现光缆故障更精准的终端。本发明就在这种技术背景下对现有的技术进行了改进。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置及方法，在不影响信号传播的前提下，以光缆自身作为识别介质，实现野战光缆的精准故障段诊断、定位，以克服现有技术的不足。具体而言，本发明提供了以下技术方案：

一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置，包括宽带光源、第一高速光开关、环形器、FBG解调仪、第二高速光开关、光缆；

宽带光源通过第一高速光开关连接到环形器，环形器又连接到光缆和第二高速光开关，第二高速光开关连接到FBG解调仪；

其中，宽带光源发出一段波长的光波，通过第一高速光开关和环形器将光波输入光缆；

其中光缆反射的光波通过环形器输入第二高速光开关，经第二高速光开关输入FBG解调仪，FBG解调仪对输入光波进行波长识别。

同时，本发明还提供一种基于FBG解调仪的光缆诊断方法，包括：

通过如权利要求1所述一种基于所述FBG解调仪的光缆诊断装置的第一高速光开关与第二高速光开关相互间开、关时间差得出光波在光缆中的运行时间，进而计算出FBG解调仪所采集到的光波距离FBG解调仪的长度；

其中，第一高速光开关和第二高速光开关具有极强的灵敏度，可以在极短的时间内开启和关闭。

进一步，第一高速光开关与第二高速光开关之间的开、关时间差可计算出FBG解调仪采集到的光缆反射光波的距离；

其中，宽带光源向第一高速光开关宽波长段光波，第一高速光开关在T1时间开启，并运行T0后关闭；

其中，光波通过环形器输入光缆，光缆每一段都会反射光波，并经过环形器输入第二高速光开关；

其中，第二高速光开关在T2时间开启，并运行T0后关闭，光波在第二高速光开关开启时间内将输入FBG解调仪，FBG解调仪采集到光波的波长；

其中，时间段T0乘以光速，即得到所测光缆段的长度，T2减去T1再乘以光速即为该长度段光缆距离FBG解调仪的长度。

进一步，通过分析FBG解调仪所采集到的光波波长组成即可实现对所测光缆段的运行状态诊断；

其中，运行状态良好的光缆段由于连通性好，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且在相同光源能量情况下会随光缆长度增加呈现规律下能量下降；

其中，光缆端头由于存在较大反射面，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆反射的光波能量远大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆为光缆端点；

其中，光缆熔接点在熔接时会出现轻微的纤芯错误，出现较小反射面，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆反射的光波能量略大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆出现熔接点；

其中，光缆裂纹处由于裂纹的周期性存在，FBG解调仪采集到的光波波长组成少于光源波长组成，且该段光缆反射的光波能量略大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆出现裂纹；

其中，光缆弯曲处由于光缆弯折后，部分光波会超过折射率透射出光缆造成光波的遗漏，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆反射的光波能量小于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆出现弯折。

进一步，根据光缆反射光波的波长组成和能量，可以对初测试光缆进行检测和逐段信息收集，为光缆运行后的状态提供对比信息；

其中，运行后FBG解调仪所采集波长分析、对比，诊断出光缆端点长度小于最初所收集的长度，即判断光缆在该处出现中断；

其中，运行后FBG解调仪所采集波长分析、对比，诊断出光缆出现裂纹和弯折，即判断光缆在该处出现衰耗。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

1、可以实现光缆波长、能量、长度三维一体的诊断模式，所得诊断精度更高；

2、可以利用波长的分析，实现光缆故障类型诊断更为精细。

附图说明

图1为本发明一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置结构示意图；

图2为本发明一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置的波长示意图。

其中：

图1中的标记为：

1-宽带光源、2-第一高速光开关、3-环形器、4-FBG解调仪、5-第二高速光开关、6-光缆。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本领域技术人员应当知晓，下述具体实施例或具体实施方式，是本发明为进一步解释具体的发明内容而列举的一系列优化的设置方式，而该些设置方式之间均是可以相互结合或者相互关联使用的，除非在本发明明确提出了其中某些或某一具体实施例或实施方式无法与其他的实施例或实施方式进行关联设置或共同使用。同时，下述的具体实施例或实施方式仅作为最优化的设置方式，而不作为限定本发明的保护范围的理解。

以下通过各个具体的实施例，对本发明的可供优选的实施方式进行详细阐述。以下在各具体实施例中所涉及到的各具体参数数值，仅作为例举而用，以方便对本发明实施方式的解释说明，并不作为本发明保护范围的限定。

实施例1

在一具体的实施方式中，如图1、2所示，本发明提出的一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置及方法，可以如下例子方式实现：

如图1所示，一种基于FBG解调仪4的光缆诊断装置，所述装置包括宽带光源1、第一高速光开关2、环形器3、FBG解调仪4、第二高速光开关5、光缆6。

宽带光源1通过第一高速光开关2连接到环形器3，环形器3又连接到光缆6和第二高速光开关5，第二高速光开关5连接到FBG解调仪4；

其中，宽带光源1发出一段波长的光波，通过第一高速光开关2和环形器3将光波输入光缆6；

其中光缆6反射的光波通过环形器3输入第二高速光开关5，经第二高速光开关5输入FBG解调仪4，FBG解调仪4对输入光波进行波长识别。

同时，本发明还提供一种基于FBG解调仪4的光缆6诊断方法，包括：

通过如权利要求1所述一种基于所述FBG解调仪4的光缆6诊断装置的第一高速光开关2与第二高速光开关5相互间开、关时间差得出光波在光缆6中的运行时间，进而计算出FBG解调仪4所采集到的光波距离FBG解调仪4的长度；

其中，第一高速光开关2和第二高速光开关5具有极强的灵敏度，可以在极短的时间内开启和关闭。

第一高速光开关2与第二高速光开关5之间的开、关时间差可计算出FBG解调仪4采集到的光缆6反射光波的距离；

其中，宽带光源1向第一高速光开关2宽波长段光波，第一高速光开关2在T1时间开启，并运行T0后关闭；

其中，光波通过环形器3输入光缆6，光缆6每一段都会反射光波，并经过环形器3输入第二高速光开关5；

其中，第二高速光开关5在T2时间开启，并运行T0后关闭，光波在第二高速光开关5开启时间内将输入FBG解调仪4，FBG解调仪4采集到光波的波长；

其中，时间段T0乘以光速，即得到所测光缆6段的长度，T2减去T1再乘以光速即为该长度段光缆6距离FBG解调仪4的长度。

通过分析FBG解调仪4所采集到的光波波长组成即可实现对所测光缆6段的运行状态诊断；

其中，运行状态良好的光缆6段由于连通性好，FBG解调仪4采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且在相同光源能量情况下会随光缆6长度增加呈现规律下能量下降；

其中，光缆6端头由于存在较大反射面，FBG解调仪4采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆6反射的光波能量远大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆6为光缆6端点；

其中，光缆6熔接点在熔接时会出现轻微的纤芯错误，出现较小反射面，FBG解调仪4采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆6反射的光波能量略大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆6出现熔接点；

其中，光缆6裂纹处由于裂纹的周期性存在，FBG解调仪4采集到的光波波长组成少于光源波长组成，且该段光缆6反射的光波能量略大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆6出现裂纹；

其中，光缆6弯曲处由于光缆6弯折后，部分光波会超过折射率透射出光缆6造成光波的遗漏，FBG解调仪4采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆6反射的光波能量小于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆6出现弯折。

根据光缆6反射光波的波长组成和能量，可以对初测试光缆6进行检测和逐段信息收集，为光缆6运行后的状态提供对比信息；

其中，运行后FBG解调仪4所采集波长分析、对比，诊断出光缆6端点长度小于最初所收集的长度，即判断光缆6在该处出现中断；

其中，运行后FBG解调仪4所采集波长分析、对比，诊断出光缆6出现裂纹和弯折，即判断光缆6在该处出现衰耗。

由于首先，一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置及方法，所述方法包括宽带光源、第一高速光开关、环形器、FBG解调仪、第二高速光开关、光缆。

所述，宽带光源通过第一高速光开关连接到环形器，环形器又连接到光缆和第二高速光开关，第二高速光开关连接到FBG解调仪；

其中，宽带光源发出一段波长的光波，通过第一高速光开关和环形器将光波输入光缆；

其中光缆反射的光波通过环形器输入第二高速光开关，经第二高速光开关输入FBG解调仪，FBG解调仪对输入光波进行波长识别。

所述，通过第一高速光开关与第二高速光开关相互间开、关时间差得出光波在光缆中的运行时间，进而计算出FBG解调仪所采集到的光波距离FBG解调仪的长度；

其中，第一高速光开关和第二高速光开关具有极强的灵敏度，可以在极短的时间内开启和关闭。

所述，第一高速光开关与第二高速光开关之间的开、关时间差可计算出FBG解调仪采集到的光缆反射光波的距离；

其中，宽带光源向第一高速光开关宽波长段光波，第一高速光开关在T1时间开启，并运行T0后关闭；

其中，光波通过环形器输入光缆，光缆每一段都会反射光波，并经过环形器输入第二高速光开关；

其中，第二高速光开关在T2时间开启，并运行T0后关闭，光波在第二高速光开关开启时间内将输入FBG解调仪，FBG解调仪采集到光波的波长；

其中，时间段T0乘以光速，即得到所测光缆段的长度，T2减去T1再乘以光速即为该长度段光缆距离FBG解调仪的长度。

所述，通过分析FBG解调仪所采集到的光波波长组成即可实现对所测光缆段的运行状态诊断；

其中，运行状态良好的光缆段由于连通性好，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且在相同光源能量情况下会随光缆长度增加呈现规律下能量下降；

其中，光缆端头由于存在较大反射面，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆反射的光波能量远大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆为光缆端点；

其中，光缆熔接点在熔接时会出现轻微的纤芯错误，出现较小反射面，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆反射的光波能量略大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆出现熔接点；

其中，光缆裂纹处由于裂纹的周期性存在，FBG解调仪采集到的光波波长组成少于光源波长组成，且该段光缆反射的光波能量略大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆出现裂纹；

其中，光缆弯曲处由于光缆弯折后，部分光波会超过折射率透射出光缆造成光波的遗漏，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆反射的光波能量小于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆出现弯折。

所述，根据光缆反射光波的波长组成和能量，可以对初测试光缆进行检测和逐段信息收集，为光缆运行后的状态提供对比信息；

其中，运行后FBG解调仪所采集波长分析、对比，诊断出光缆端点长度小于最初所收集的长度，即判断光缆在该处出现中断；

其中，运行后FBG解调仪所采集波长分析、对比，诊断出光缆出现裂纹和弯折，即判断光缆在该处出现衰耗。

如图2所示，a-1图可以光缆会反射光源相同波长组合的光波，正常光缆可以通过部分光缆段测试获得光缆正常情况下能量与长度之间的规律图形；

正常光缆段可以增加光源能量获得相对应的光波组成反射能量，而裂纹且呈现如a-2图形中部分波长缺失。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于FBG解调仪的光缆诊断装置，其特征在于，包括宽带光源、第一高速光开关、环形器、FBG解调仪、第二高速光开关、光缆；

宽带光源通过第一高速光开关连接到环形器，环形器又连接到光缆和第二高速光开关，第二高速光开关连接到FBG解调仪；

其中，宽带光源发出一段波长的光波，通过第一高速光开关和环形器将光波输入光缆；

其中光缆反射的光波通过环形器输入第二高速光开关，经第二高速光开关输入FBG解调仪，FBG解调仪对输入光波进行波长识别。

2.一种基于FBG解调仪的光缆诊断方法，其特征在于，包括：

通过如权利要求1所述一种基于所述FBG解调仪的光缆诊断装置的第一高速光开关与第二高速光开关相互间开、关时间差得出光波在光缆中的运行时间，进而计算出FBG解调仪所采集到的光波距离FBG解调仪的长度；

其中，第一高速光开关和第二高速光开关具有极强的灵敏度，可以在极短的时间内开启和关闭。

3.根据权利要求2所述的一种基于FBG解调仪的光缆诊断方法，其特征在于：第一高速光开关与第二高速光开关之间的开、关时间差可计算出FBG解调仪采集到的光缆反射光波的距离；

其中，宽带光源向第一高速光开关宽波长段光波，第一高速光开关在T1时间开启，并运行T0后关闭；

其中，光波通过环形器输入光缆，光缆每一段都会反射光波，并经过环形器输入第二高速光开关；

其中，第二高速光开关在T2时间开启，并运行T0后关闭，光波在第二高速光开关开启时间内将输入FBG解调仪，FBG解调仪采集到光波的波长；

其中，时间段T0乘以光速，即得到所测光缆段的长度，T2减去T1再乘以光速即为该长度段光缆距离FBG解调仪的长度。

4.根据权利要求3所述的一种基于FBG解调仪的光缆诊断方法，其特征在于：通过分析FBG解调仪所采集到的光波波长组成即可实现对所测光缆段的运行状态诊断；

其中，运行状态良好的光缆段由于连通性好，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且在相同光源能量情况下会随光缆长度增加呈现规律下能量下降；

其中，光缆端头由于存在较大反射面，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆反射的光波能量远大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆为光缆端点；

其中，光缆熔接点在熔接时会出现轻微的纤芯错误，出现较小反射面，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆反射的光波能量略大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆出现熔接点；

其中，光缆裂纹处由于裂纹的周期性存在，FBG解调仪采集到的光波波长组成少于光源波长组成，且该段光缆反射的光波能量略大于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆出现裂纹；

其中，光缆弯曲处由于光缆弯折后，部分光波会超过折射率透射出光缆造成光波的遗漏，FBG解调仪采集到的光波波长组成与光源波长组成相同，且该段光缆反射的光波能量小于该长度对应的反射光波能量，由此判断该段光缆出现弯折。

5.根据权利要求4所述的一种基于FBG解调仪的光缆诊断方法，其特征在于：根据光缆反射光波的波长组成和能量，可以对初测试光缆进行检测和逐段信息收集，为光缆运行后的状态提供对比信息；

其中，运行后FBG解调仪所采集波长分析、对比，诊断出光缆端点长度小于最初所收集的长度，即判断光缆在该处出现中断；

其中，运行后FBG解调仪所采集波长分析、对比，诊断出光缆出现裂纹和弯折，即判断光缆在该处出现衰耗。