CN110518968A - 一种光缆振动的定位装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光缆振动的定位装置，包括：第一光脉冲发射机、第二光脉冲发射机、第一波分复用器、双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪、被测光缆和光接收机；所述第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机不同时工作，且工作波长不同；所述第一波分复用器、双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪和被测光缆依次连接，所述双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪还连接所述光接收机；本发明能够消除因光纤菲涅耳反射引起的光缆振动定位盲区，对光缆的振动位置进行精确定位。
Description
技术领域
本发明涉及光通信测试及光纤传感技术领域，特别是涉及一种光缆振动的定位装置及方法。
背景技术
在维护光缆网络时，除了光时域反射仪(OTDR)，常用仪器还有光缆故障追踪仪。光时域反射仪(OTDR)可以测量光缆故障点的光纤长度，光缆故障追踪仪可以测量光缆扰动点的光纤长度，通过分析光缆扰动点与光缆故障点的光纤长度之差可以较精确地估算出的光缆故障点地理位置。
根据对光缆的扰动方式不同，目前的光缆故障追踪仪主要是基于以下几种原理：采用P-OTDR探测光缆弯曲变化，对弯曲光缆处进行距离定位(中国专利CN201410662192.2一种对光缆故障点精确定位的方法)；使用B-OTDR(布里渊-光时域反射仪)或R-OTDR(拉曼-光时域反射仪)探测光缆温度，对光缆加热处进行距离定位；使用Φ-OTDR(相位-光时域反射仪)探测光缆振动，对敲击光缆处进行距离定位；采用单轴Sagnac光纤干涉仪加OTDR的微分相位-OTDR探测光缆振动，对敲击光缆处进行距离定位(美国专利US20070264012A1-Identifying or Locating Waveguides)。
使用P-OTDR(偏振-光时域反射仪)探测光缆弯曲变化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(偏振-光时域反射仪)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(布里渊-光时域反射仪)、R-OTDR(拉曼-光时域反射仪)、Φ-OTDR(相位-光时域反射仪)对光缆扰动点进行精确位置定位，主要的缺点是B-OTDR、R-OTDR、Φ-OTDR的成本太高。
采用单轴Sagnac光纤干涉仪加OTDR的微分相位-OTDR对光缆扰动(振动)点进行精确位置定位，其成本适中，且操作方便。但在光纤中，存在因为连接器、断点、端面等因素引起的菲涅耳反射，菲涅耳反射产生的光信号较光纤产生的瑞利散射信号而言，强度高了数个量级，当使用微秒量级的光脉冲去检测光缆中的振动位置时，在发生菲涅耳反射之处，菲涅耳反射信号可能完全掩盖了瑞利散射信号，由此产生一至数百米的盲区。这种盲区的存在，严重影响了对光缆振动位置的定位精确性。因此，在采用微分相位-OTDR对光缆振动位置进行精确定位时，需要解决因光纤菲涅耳反射引起的光缆振动定位盲区的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种光缆振动的定位装置及方法，能够消除因光纤菲涅耳反射引起的光缆振动定位盲区，对光缆的振动位置进行精确定位。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种光缆振动的定位装置，包括：
第一光脉冲发射机、第二光脉冲发射机、第一波分复用器、双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪、被测光缆和光接收机；
所述第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机不同时工作，且工作波长不同；
所述第一波分复用器、双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪和被测光缆依次连接，所述双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪还连接所述光接收机；
所述第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机发射的光脉冲信号经过所述第一波分复用器合波后，进入所述双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪和被测光缆，所述被测光缆中的向后散射信号和反射信号再依次进入所述双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪和光接收机。
可选的，所述双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪包括：
2x2光分路器、1x2光分路器、第二波分复用器、第三波分复用器、第一光纤时延线和第二光纤时延线；
所述第一光纤时延线和第二光纤时延线长度不同；
所述2x2光分路器的A侧一个端口连接第一波分复用器的公共端口，另一个端口连接光接收机；所述2x2光分路器的B侧一个端口连接第二波分复用器的公共端口，另一个端口连接1x2光分路器A侧的一个端口；所述第二波分复用器的第一波分端口连接第一光纤时延线一端；第一光纤时延线另一端连接第三波分复用器的第一波分端口；所述第二波分复用器的第二波分端口连接第二光纤时延线一端；第二光纤时延线另一端连接第三波分复用器第二波分端口，所述第三波分复用器的公共端口连接1x2光分路器A侧的另一个端口；所述1x2光分路器B侧端口连接被测光缆。
可选的，所述第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机的工作波长为1310nm、1490nm、1550nm的C波段、1550nm的L波段、1625nm中的任意两个。
可选的，所述第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机的光源类型、光脉冲周期值和光脉冲宽度值相同，所述光源类型为F-PLD或SLD，所述光脉冲周期值的范围为0.1ms～2ms，所述光脉冲宽度值的范围为50ns～5000ns。
可选的，所述第一光纤时延线与第二光纤时延线的长度范围为500m～20km。
可选的，所述第一光纤时延线与第二光纤时延线的长度差ΔL至少大于T/5，其中，T为光脉冲宽度值，T的单位为ns，ΔL的单位为m。
可选的，所述光接收机使用的光电探测器为APD或PIN。
一种光缆振动的定位方法，所述方法应用于光缆振动的定位装置，包括：
将一次测量的时间分为第一时段和第二时段，并保证第一时段和第二时段内光缆都受到一次以上振动；
在第一时段内，控制第一光脉冲发射机发射光脉冲信号而第二光脉冲发射机不发射光脉冲信号；
计算光缆振动位置到光接收机的光缆光学长度值S1；
在第二时段内，控制第二光脉冲发射机发射光脉冲信号而第一光脉冲发射机不发射光脉冲信号；
计算光缆振动位置到光接收机的光缆光学长度值S2；
比较S1和S2的大小，取较小者为最终的光缆振动位置到光接收机的光纤光学长度值S。
可选的，所述一次测量的时间范围为1s～180s。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明的装置采用了两个工作波长不同的光脉冲发射机和双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪，在不同的测量时间段内，发射不同波长的光脉冲发射机分别工作，使不同波长的信号走不同长度的光纤时延线；在不同测量时间段内分别测量光缆振动位置，并将两次结果进行比较、筛选，从而消除因光纤菲涅耳反射引起的光缆振动定位盲区，对光缆的振动位置进行精确定位。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有光缆振动的定位装置的结构示意图；
图2为现有光缆振动的定位装置的振动定位数据曲线图；
图3为现有光缆振动的定位装置的的振动定位盲区示意图；
图4为本发明光缆振动的定位装置的结构示意图；
图5为本发明光缆振动的定位装置的振动定位数据曲线图；
图6为本发明一种光缆振动的定位方法的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种光缆振动的定位装置及方法，能够消除因光纤菲涅耳反射引起的光缆振动定位盲区，对光缆的振动位置进行精确定位。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明基于的原理和方法是：
光脉冲发射机用于产生光脉冲信号，光脉冲接收机用于将光信号转换为电信号，单轴Sagnac光纤干涉仪用于使被测光缆中的后向散射信号和反射信号经过光纤干涉仪后发生干涉。光脉冲发射机、光脉冲接收机、单轴Sagnac干涉仪的连接方式为：光脉冲发射机发射的光脉冲信号进入单轴Sagnac光纤干涉仪后再进入被测光缆，被测光缆中的后向散射信号和反射信号进入单轴Sagnac光纤干涉仪再进入光脉冲接收机。
通过波分复用器，不同波长的光信号会选择走不同长度的光纤时延线；当单轴Sagnac光纤干涉仪的光纤时延线长度不同时，被测光缆中菲涅耳反射点引起的光缆振动测量盲区位置不同，因此用不同波长的光信号测量光缆振动时，测量盲区位置不同；当两条光纤时延线的长度差足够大，测量盲区就不会重叠；对用两个波长进行测量得到结果进行筛选后，就可以避免了被测光缆中菲涅耳反射点引起的光缆振动测量盲区的影响。
在当前用于探测光缆振动和光缆振动位置的微分相位-OTDR装置中，如图1所示，采用了单轴Sagnac光纤干涉仪(也被称为非平衡马赫-曾德尔干涉仪)结构，从第一光发射机或第二光发射机输出的光信号经过双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪后进入被测光缆，被被测光缆散射和反射，然后再经过双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪后进入光接收机。
在这个过程中，根据所经历的路径不同，光信号分为四路：第1路，第一光发射机或第二光发射机—2x2光分路器—光纤时延线—1x2光分路器—被测光缆—1x2光分路器—光纤时延线—2x2光分路器—光接收机；第2路，光发射机—2x2光分路器—光纤时延线—1x2光分路器—被测光缆—1x2光分路器—短光纤—2x2光分路器—光接收机；第3路，光发射机—2x2光分路器—短光纤—1x2光分路器—被测光缆—1x2光分路器—光纤时延线—2x2光分路器—光接收机；第4路，光发射机—2x2光分路器—短光纤—1x2光分路器—被测光缆—1x2光分路器—短光纤—2x2光分路器—光接收机。
其中第2和第3路信号所走路程相同，但方向不同，这两路信号的光程差小于光信号的相干长度，在单轴Sagnac光纤干涉仪输出处产生相干，可以被用于探测光缆振动，这部分信号含有光缆振动信息；第1和第4路信号信号所走路程不相同，一路光信号经过两次光纤时延线，另一路光信号没有经过光纤时延线，两路信号的光程差远远大于光信号的相干长度，所以不会发生光干涉现象，不能被用于探测光缆振动，这部分信号没有含有光缆振动信息。
所以，光接收机在某一时刻接收的光信号可能包含有两部分信号，一部分信号含有光缆振动信息，而另一部分则没有含有光缆振动信息。如果含有光缆振动信息的这部分信号较弱(如：光纤的散射信号)，而没有含有光缆振动信息的这部分信号较强(如：光纤的菲涅耳反射信号)，较强的信号掩盖住较弱的信号，那么不便甚至不能从这段时间接收的光信号中探测到振动信号。
且由于当前的微分相位-OTDR中，采用一段固定长度的光纤时延线，一旦光纤线路中的某一点存在菲涅耳反射，从光发射机出发，由于走第4路径的光信号所经过的路程最短，第一个到达光接收机，走第1路径的光信号所经过的路程最长，最后一个到达光接收机，走第2、3路径的光信号所经过的路程长度介于上述两个路程之长度中，第二个到达光接收机，所以光接收机会在三个不同时刻接收到菲涅耳反射信号，考虑到发射的光脉冲有一定的宽度，实际上是在三个不同时间段内接收到菲涅耳反射信号光脉冲。这些时间段的长度通常大于光脉冲的宽度。在接收到的这三个菲涅耳反射信号光脉冲中，按接收时间先后次序排列，第一和第三个光脉冲没有含有光缆振动信息，第二个光脉冲含有光缆振动信息。这是由于在通常情况下，菲涅耳反射信号光脉冲远远强于光纤散射信号；第一个光脉冲信号时间段内接收到的散射信号是包含有光缆振动信息的，但是如果第一光脉冲信号过强，将大大压制了此时间段内接收到的散射信号，而且过强的光脉冲信号极易引起光接收机电路饱和，因此，在第一和第三个光脉冲出现的时间段内，不便甚至不能探测到振动信号。由此，如果光纤线路中存在较强的菲涅耳反射，会出现光缆振动探测盲区。盲区位置与光纤中菲涅耳反射点位置直接相关，盲区大小与光脉冲宽度直接相关。
而本发明的原理是：本发明的装置中，包括不同工作波长的第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机、第一波分复用器、光接收机、2x2光分路器、1x2光分路器、第二波分复用器、第三波分复用器、第一光纤时延线和第二光纤时延线，其中2x2光分路器、1x2光分路器、第二波分复用器、第三波分复用器、第一光纤时延线和第二光纤时延线构成了双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪结构；
在不同的测量时间段内，第一光脉冲发射机或第二光脉冲发射机分别工作，使不同波长的信号走不同长度的光纤时延线；在不同测量时间段内分别测量光缆振动位置，并将两次结果进行比较、筛选，然后得出真实的光缆振动位置。这两段光纤时延线的长度之差应该足够大，使得两次测量光缆振动时的盲区完全不重叠。因此，在不同测量时间段内采用不同波长信号进行测量，使得双光纤时延线的单轴Sagnac干涉仪使用了不同长度的光纤时延线分别测量光缆振动位置，并将两次结果进行比较，然后得出真实的光缆振动位置，如此可以消除光纤中菲涅耳反射点产生的测量盲区。
图1是现有光缆振动的定位装置的结构示意图，该装置包含一个光脉冲发射机、一个光脉冲接收机以及一个单光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪；其中，单光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪包括1个分光比为50比50的2x2光分路器、1个分光比为50比50的1x2光分路器、一根光纤时延线。
光脉冲发射机用于产生光脉冲信号，光脉冲接收机用于将光信号转换为的电信号，单轴Sagnac光纤干涉仪用于使被测光缆中的后向散射信号和反射信号经过光纤干涉仪后发生干涉。
该微分相位-OTDR结构的连接方式是：光发射机发出的光脉冲信号经过单轴Sagnac光纤干涉仪进入被测光缆，被测光缆产生的散射信号和菲涅耳反射返回到单轴Sagnac光纤干涉仪后进入光接收机，然后被放大、数/模转换、数字信号处理。
最简单的数字信号处理方式是将两个OTDR数据帧信号进行相减，根据相减后得到的数据可以判断出光缆上是否有振动信号以及光缆振动发生的位置。图2是根据图1中装置得到的数据帧信号相减后的两组数据，系列1是光缆上没有振动时的数据组，系列2是光缆上有振动时的数据组。从系列2的数据组还可以得知振动发生位置在a点处，被测光缆的末端在e点处。
如果被测光缆的末端较为平整，将产生较强的菲涅耳反射，反射率可高达-15dB，而光纤的散射率则只有-50dB左右(1550nm波长，光脉冲宽度1微秒)，光信号电平相差了35dB。对于光接收机放大器而言，为了正常地接收光纤的散射信号，需要有一定的增益，当接收到较强的菲涅耳反射信号时，放大电路将进入到饱和状态。在电路进入饱和状态期间，经A/D电路获得的信号值不会产生变化，意味着该信号饱和期间为测量盲区。
图3是在被测光缆的末端有较强的菲涅耳反射的情况下，单光纤时延线的微分相位-OTDR所获取的数据。可以看出，在b点至c点，数值均为0。如果振动发生位置a点不幸落在b点至c点之间，那么将无法确定a点位置准确值，虽然此时仍然可以判断出光缆上有振动发生。
为了在被测光缆中出现较强菲涅耳反射时仍然可以进行精确的振动定位，需要消除由菲涅耳反射引起的测量盲区的影响。
对此，本发明采用了图4中所示的光缆振动的定位装置，它不但可以对光缆上的振动进行探测和定位，还可以消除由被测光缆中菲涅耳反射引起的测量盲区。
图4为本发明的微分相位-OTDR装置结构，包括第一光脉冲发射机、第二光脉冲发射机、第一波分复用器、光脉冲接收机以及包含两个波分复用器(第二波分复用器、第三波分复用器)和两段不同长度的光纤时延线(第一光纤时延线和第二光纤时延线)的双光纤时延线的单轴Sagnac干涉仪，且第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机工作波长不同。
本发明各部件之间的连接方式是：第一光发射机或第二光发射机发出的光脉冲信号经过第一波分复用器合波后，再经过双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪进入被测光缆，被测光缆产生的散射信号和菲涅耳反射返回到双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪后进入光接收机，然后被光接收机进行放大、数/模转换、数字信号处理过程。
与图1中现有技术中的使用的微分相位-OTDR装置结构差别在于，本发明的装置采用了双波长光脉冲发射机和双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪：在不同的测量时间段内，不同波长光脉冲发射机分别工作，而经过第一波分复用器和第二波分复用器，使不同波长的信号走不同长度的光纤时延线；在不同测量时间段内分别测量光缆振动位置，并将两次结果进行比较、筛选，然后得出真实的光缆振动位置。
本发明的装置中的双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪包括1个分路比为50比50的2x2光分路器、1个分路比为50比50的1x2光分路器、第二波分复用器、第三波分复用器、第一光纤时延线和第二光纤时延线，且第一光纤时延线和第二光纤时延线长度不同。
整个测量时段分为两段，在不同的测量时间段内，不同波长的第一光脉冲发射机或第二光脉冲发射机分别工作，但光接收机可以接收不同波长的信号。在第一测量时间段内，控制第一光脉冲发射机发射光脉冲信号而第二光脉冲发射机不发射光脉冲信号；而第二测量时间段内，控制第二光脉冲发射机发射光脉冲信号而第一光脉冲发射机不发射光脉冲信号。
对第一光纤时延线和第二光纤时延线的长度选择，应该考虑到使用的光发射脉冲宽度以及光接收机从进入饱和状态到完全退出饱和状态的持续时间。
在第一测量时段，振动定位数据曲线如图5中的系列1；在第二测量时段，振动定位数据曲线如图5中的系列2。系列1曲线的测量盲区为b-c，系列2曲线的测量盲区为b’-c’，b-c区域和b’-c’区域不重叠。因此如果光缆振动点a落入b-c区域，那就不会入b’-c’区域；反之，如果光缆振动点a落入b’-c’区域，那就不会入b-c区域。因此，将第一测量时段和第二测量时段2的测量结果进行合并、筛选后，最终得到的光缆振动点位置测量结果不受光纤中存在的菲涅耳反射的影响。
本发明的装置所使用的工作参数：
第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机所采用的光源类型为F-PLD或SLD，优选F-PLD类型；第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机的工作波长不相同，在1310nm波段、1490波段、1550nm的C波段、1550nm的L波段、1625nm波段之中选择两个，优选1550nm的C波段和1550nm的L波段；发射的光脉冲周期的范围为0.1ms～2ms，优选1ms；光脉冲宽度T的范围为50ns～5000ns，优选1000ns。两个光脉冲发射机的光脉冲周期不一定相同，光脉冲宽度不一定相同，两个光脉冲发射机优选相同的脉冲周期和相同的光脉冲宽度。
光接收机使用的探测器为APD或PIN。
测量时间范围为1s～180s，优选10s。
第一光纤时延线和第二光纤时延线的长度范围为500m～20km，第一光纤时延线和第二光纤时延线的长度差ΔL大于光脉冲宽度T/5，ΔL的单位为m，T的单位为ns。在光脉冲宽度选择1000ns的情况下，优选第二光纤时延线为2.5km，第一光纤时延线为5.0km。
图6为本发明一种光缆振动的定位方法的方法流程图，如图6所示，一种光缆振动的定位方法，包括：
步骤601：将一次测量的时间分为第一时段和第二时段，并保证第一时段和第二时段内光缆都受到一次以上振动；
步骤602：在第一时段内，控制第一光脉冲发射机发射光脉冲信号而第二光脉冲发射机不发射光脉冲信号；
步骤603：计算光缆振动位置到光接收机的光缆光学长度值S1；
步骤604：在第二时段内，控制第二光脉冲发射机发射光脉冲信号而第一光脉冲发射机不发射光脉冲信号；
步骤605：计算光缆振动位置到光接收机的光缆光学长度值S2；
步骤606：比较S1和S2的大小，取较小者为最终的光缆振动位置到光接收机的光纤光学长度值S。
具体实施方法如下：
将一次测量的时间分为两个时间段，并保证所采取的敲击光缆的方式使得每段测量时间内光缆都受到一次以上振动，例如用小工具或手指轻轻地、紧凑地敲击光缆；
在第一个测量时间段内，控制第一光脉冲发射机发射光脉冲信号而第二光脉冲发射机不发射光脉冲信号；第一光脉冲发射机每次发射光脉冲信号后，由光接收机获取1帧光纤后向散射和后向反射信号数据Dn；将两帧相邻的数据相减，即：ΔDK＝DK+1-DK；ΔDK是离散函数，函数的变量为K，K为正整数。设Y＝ΔDK，X＝(T*C/2n)*K，其中T为A/D转换器的取样时间间隔、C为真空中的光速、n为光纤有效折射率，X表示光纤长度。在XY坐标轴中以曲线方式进行显示信号数据序列ΔDK，Y轴表示后向散射信号幅度的变化，X轴表示光纤长度；从坐标原点开始，向前逐点位移计算数据序列ΔDK，当信号数据序列ΔDK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，该点对应于光缆振动位置，因为拐点之前，曲线只是小幅度变化(噪声)，拐点之后，曲线开始大幅度变化；将该点的X轴的值减去第一光纤时延线长度值的一半，得到的值S1为光缆振动位置到光接收机的光纤光学长度值；
在第二个测量时间段内，控制第二光脉冲发射机发射光脉冲信号而第一光脉冲发射机不发射光脉冲信号，按第一个测量时间段中类似步骤，获取光缆振动位置到测量装置的光纤光学长度值S2；
比较S1和S2的大小，二者之中数值小的值为最终的光缆振动位置到测量装置的光纤光学长度值S；因为如果S不在测量盲区内，理论上S1和S2数值相同，但由于存在噪声和光纤双折射，测量误差导致S1和S2不一定相同，那么S1和S2中较小的值更接近真实的S值；如果使用其中一段光纤时延线时，使得S处于盲区范围内，此时测量值一定大于S值，所以，排除测量误差因素，S1和S2中较小的值更接近接近真实的S值。因此，使用两一段光纤时延线后测量后，无论S是否处于盲区范围内，选取S1和S2中较小的值作为测量值，更能保证测量值接近真实的S值。
其中，一次测量的时间范围为1s～180s，Yt的取值范围为0.05～0.2dB。
本发明还公开了如下技术效果：
本发明采用了两个工作波长不同的光脉冲发射机和双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪，在不同的测量时间段内，发射不同波长的第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机分别工作，使不同波长的信号走不同长度的光纤时延线；在不同测量时间段内分别测量光缆振动位置，并将两次结果进行比较、筛选，从而消除因光纤菲涅耳反射引起的光缆振动定位盲区，对光缆的振动位置进行精确定位。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种光缆振动的定位装置，其特征在于，包括：
第一光脉冲发射机、第二光脉冲发射机、第一波分复用器、双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪、被测光缆和光接收机；
所述第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机不同时工作，且工作波长不同；
所述第一波分复用器、双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪和被测光缆依次连接，所述双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪还连接所述光接收机；
所述第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机发射的光脉冲信号经过所述第一波分复用器合波后，进入所述双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪和被测光缆，所述被测光缆中的向后散射信号和反射信号再依次进入所述双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪和光接收机。
2.根据权利要求1所述的光缆振动的定位装置，其特征在于，所述双光纤时延线的单轴Sagnac光纤干涉仪包括：
2x2光分路器、1x2光分路器、第二波分复用器、第三波分复用器、第一光纤时延线和第二光纤时延线；
所述第一光纤时延线和第二光纤时延线长度不同；
所述2x2光分路器的A侧一个端口连接第一波分复用器的公共端口，另一个端口连接光接收机；所述2x2光分路器的B侧一个端口连接第二波分复用器的公共端口，另一个端口连接1x2光分路器A侧的一个端口；所述第二波分复用器的第一波分端口连接第一光纤时延线一端；第一光纤时延线另一端连接第三波分复用器的第一波分端口；所述第二波分复用器的第二波分端口连接第二光纤时延线一端；第二光纤时延线另一端连接第三波分复用器第二波分端口，所述第三波分复用器的公共端口连接1x2光分路器A侧的另一个端口；所述1x2光分路器B侧端口连接被测光缆。
3.根据权利要求1所述的光缆振动的定位装置，其特征在于，所述第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机的工作波长为1310nm、1490nm、1550nm的C波段、1550nm的L波段、1625nm中的任意两个。
4.根据权利要求1所述的光缆振动的定位装置，其特征在于，所述第一光脉冲发射机和第二光脉冲发射机的光源类型、光脉冲周期值和光脉冲宽度值相同，所述光源类型为F-PLD或SLD，所述光脉冲周期值的范围为0.1ms～2ms，所述光脉冲宽度值的范围为50ns～5000ns。
5.根据权利要求2所述的光缆振动的定位装置，其特征在于，所述第一光纤时延线与第二光纤时延线的长度范围为500m～20km。
6.根据权利要求2或5所述的光缆振动的定位装置，其特征在于，所述第一光纤时延线与第二光纤时延线的长度差ΔL至少大于T/5，其中，T为光脉冲宽度值，T的单位为ns，ΔL的单位为m。
7.根据权利要求1所述的光缆振动的定位装置，其特征在于，所述光接收机使用的光电探测器为APD或PIN。
8.一种光缆振动的定位方法，所述方法应用于如权利要求1-7任一项所述的光缆振动的定位装置，包括：
将一次测量的时间分为第一时段和第二时段，并保证第一时段和第二时段内光缆都受到一次以上振动；
在第一时段内，控制第一光脉冲发射机发射光脉冲信号而第二光脉冲发射机不发射光脉冲信号；
计算光缆振动位置到光接收机的光缆光学长度值S1；
在第二时段内，控制第二光脉冲发射机发射光脉冲信号而第一光脉冲发射机不发射光脉冲信号；
计算光缆振动位置到光接收机的光缆光学长度值S2；
比较S1和S2的大小，取较小者为最终的光缆振动位置到光接收机的光纤光学长度值S。
9.根据权利要求8所述的光缆振动的定位方法，其特征在于，所述一次测量的时间范围为1s～180s。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6185020B1 (en) * | 1996-08-05 | 2001-02-06 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Apparatus for detecting a fault location in an optical fiber line |
| CN101277151A (zh) * | 2008-05-16 | 2008-10-01 | 北京邮电大学 | 一种基于波分复用的光纤传感系统结构 |
| CN101441092A (zh) * | 2008-10-16 | 2009-05-27 | 北京邮电大学 | 基于相干光时域反射的周界防护传感定位系统 |
| CN101555990A (zh) * | 2008-04-11 | 2009-10-14 | 电子科技大学 | 长距离管线安全监测系统 |
| WO2010043056A1 (en) * | 2008-10-17 | 2010-04-22 | Exfo Electro-Optical Engineering Inc. | Method and apparatus for deriving parameters of optical paths in optical networks using a two-wavelength otdr and a wavelength-dependent reflective element |
| CN102412894A (zh) * | 2011-11-14 | 2012-04-11 | 南京大学 | 多频探测光时分复用相干光时域反射仪方法和装置 |
| US20130222811A1 (en) * | 2010-11-11 | 2013-08-29 | Fotech Solutions Limited | Distributed Optical Fibre Sensor |
| CN105758621A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-07-13 | 北京中科光讯科技有限公司 | 光缆检测精确定位和盲区消去系统及方法 |
| CN210327579U (zh) * | 2019-09-19 | 2020-04-14 | 桂林聚联科技有限公司 | 一种光缆振动的定位装置 |
-
2019
- 2019-09-19 CN CN201910885601.8A patent/CN110518968B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6185020B1 (en) * | 1996-08-05 | 2001-02-06 | Kokusai Denshin Denwa Kabushiki Kaisha | Apparatus for detecting a fault location in an optical fiber line |
| CN101555990A (zh) * | 2008-04-11 | 2009-10-14 | 电子科技大学 | 长距离管线安全监测系统 |
| CN101277151A (zh) * | 2008-05-16 | 2008-10-01 | 北京邮电大学 | 一种基于波分复用的光纤传感系统结构 |
| CN101441092A (zh) * | 2008-10-16 | 2009-05-27 | 北京邮电大学 | 基于相干光时域反射的周界防护传感定位系统 |
| WO2010043056A1 (en) * | 2008-10-17 | 2010-04-22 | Exfo Electro-Optical Engineering Inc. | Method and apparatus for deriving parameters of optical paths in optical networks using a two-wavelength otdr and a wavelength-dependent reflective element |
| US20130222811A1 (en) * | 2010-11-11 | 2013-08-29 | Fotech Solutions Limited | Distributed Optical Fibre Sensor |
| CN102412894A (zh) * | 2011-11-14 | 2012-04-11 | 南京大学 | 多频探测光时分复用相干光时域反射仪方法和装置 |
| CN105758621A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-07-13 | 北京中科光讯科技有限公司 | 光缆检测精确定位和盲区消去系统及方法 |
| CN210327579U (zh) * | 2019-09-19 | 2020-04-14 | 桂林聚联科技有限公司 | 一种光缆振动的定位装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 赵奎等: "消除微分相位-OTDR菲涅耳反射盲区的方法", 中国新通信, no. 10, pages 7 - 9 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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