CN114095078B - 光纤传输检测系统及光纤传输检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光纤通信技术领域，公开了一种光纤传输检测系统及光纤传输检测方法。该系统包括分布式光纤声波传感装置和主控制器，在分布式光纤声波传感装置上设置扰偏器单元和光电开关组，电开关组中的第一路输出接口与扰偏器单元串联连接，主控制器控制光电开关组中的第一输出接口或者第二输出接口接通，以控制扰偏器单元是否有效接入系统中，通过增加光电开关控制光纤传输检测系统工作于OTDR模式或DAS模式，从而实现对待测光纤的传输性能的检测。由于增加扰偏器单元和光开关组实现了通过单光源即可产生两种光信号，以实现两种模式的集成，相比与现有技术，该系统结构简单，形成可靠，同时控制逻辑和控制技术也较简单。

Description

光纤传输检测系统及光纤传输检测方法

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光纤传输检测系统及光纤传输检测方法。

背景技术

分布式光纤声波传感系统（以下简称DAS）是一种基于分布式光纤传感技术发展起来的光纤传输检测系统。它是基于光信号在光纤传输过程中产生的瑞利散射效应、光时域反射技术（OTDR）原理，集成了光学、电子学、机械和数字信号处理等多门学科的综合性新型分布式光纤传感技术系统。

目前，在一个系统中同时实现DAS和OTDR两种检测时，其实现方法是直接将DAS系统和OTDR系统通过两个开关来实现集成，如图1所示，将这2个仪器功能集成到一起能够给工程使用带来极大的便利性，并达到广发应用。由于两套系统在技术原理上存在一定差异性，在传统集成方式中一般使用2套独立的光学系统，仅在电信号处理部分有复用性，因此这个系统成本及复杂度高，不便于系统维护。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有的DAS和OTDR系统结构复杂，且无法实现两种模式的兼容控制的问题。

本发明第一方面提供了一种光纤传输检测系统，所述光纤传输检测系统包括分布式光纤声波传感装置和主控制器，在所述分布式光纤声波传感装置中设置扰偏器单元和含有至少两路输出接口的光电开关组，所述光电开关组中的第一路输出接口与所述扰偏器单元串联连接，所述光电开关组用于控制所述光纤传输检测系统是否有效接入所述扰偏器单元，实现所述光纤传输检测系统在OTDR模式或者DAS模式下工作；

所述分布式光纤声波传感装置用于在触发光纤的传输检测时，基于触发指令产生脉冲光信号；

所述扰偏器单元用于调整所述脉冲光信号的相位；

在所述光纤传输检测系统工作于OTDR模式时，所述主控制器控制所述光电开关组中与所述扰偏器单元连接的第一路输出接口接通，以及控制所述分布式光纤声波传感装置基于触发指令产生脉冲光信号，并经过所述光电开关组中的第一输出接口将所述脉冲光信号发送至所述扰偏器单元；所述扰偏器单元基于反馈信号对所述脉冲光信号的相位进行调整，生成偏振态光源，并通过所述光电开关组输出至待测光纤，以实现对所述待测光纤的传输性能检测；

在所述光纤传输检测系统工作于DAS模式时，所述主控制器控制所述光电开关组的第二路输出接口接通，将所述扰偏器单元短接，以及控制所述分布式光纤声波传感装置基于触发指令产生脉冲光信号，并经过所述光电开关组中的第二输出接口发送至待测光纤，以实现对所述待测光纤的传输性能检测。

可选的，在本发明第一方面的第一种实现方式中，所述光电开关组包括均设有三个引脚的第一光电开关和第二光电开关，所述第一光电开关与所述扰偏器单元的输入端连接，所述第二光电开关与所述扰偏器单元的输出端连接。

可选的，在本发明第一方面的第二种实现方式中，所述分布式光纤声波传感装置包括光信号发生电路、收发合路单元和光纤探测电路；

所述第一光电开关的第一引脚与所述光信号发生电路的输出端连接，所述第二光电开关的第一引脚与所述收发合路单元的输入端连接；所述扰偏器单元设于所述第一光电开关的第二引脚和所述第二光电开关的第二引脚之间，所述第一光电开关的第三引脚和所述第二光电开关的第三引脚之间短接；

所述光纤探测电路与所述收发合路单元连接，用于接收所述待测光纤基于所述偏振态光源或所述脉冲光信号返回的后向散射光，并提取所述后向散射光中携带的信息，得到所述待测光纤的检测结果；

若所述第一光电开关的第一引脚与所述第一光电开关的第二引脚接通，所述第二光电开关的第一引脚与所述第二光电开关的第二引脚接通，则所述光纤传输检测系统工作于所述OTDR模式；

若所述第一光电开关的第一引脚与所述第一光电开关的第三引脚接通，所述第二光电开关的第一引脚与所述第二光电开关的第三引脚接通，则所述光纤传输检测系统工作于所述DAS模式。

可选的，在本发明第一方面的第三种实现方式中，所述扰偏器单元调整所述脉冲光信号的相位后，生成偏振态光源，包括：

通过所述扰偏器单元对所述脉冲光信号进行解析，得到所述脉冲光信号对应的电场矢量和磁场矢量；

通过所述扰偏器单元对所述电场矢量和所述磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，并基于调整后的电场矢量和磁场矢量构建信号的偏振态，生成偏振态光源。

可选的，在本发明第一方面的第四种实现方式中，所述通过所述扰偏器单元对所述电场矢量和所述磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，并基于调整后的电场矢量和磁场矢量构建信号的偏振态，生成偏振态光源，包括：

通过所述扰偏器单元在所述待测光纤的两侧施加一个外力；

基于所述外力对所述待测光纤中脉冲光信号的电场矢量和磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，构建所述待测光纤对所述脉冲光信号的偏振态，生成偏振态光源。

可选的，在本发明第一方面的第五种实现方式中，所述光纤探测电路包括：

与所述光信号发生电路连接的调制信号发生电路，用于产生脉冲信号和连续波高频信号，并对所述脉冲信号和所述连续波高频信号进行调制处理，得到脉冲高频信号，将所述脉冲高频信号输出至所述光信号发生电路，所述光信号发生电路基于所述脉冲高频信号和自身产生的连续光信号调制生成脉冲光信号；

与所述收发合路单元连接的光信号转换电路，用于获取所述后向散射光，并对所述后向散射光进行转换，得到高频电信号；

与所述调制信号发生电路和光信号转换电路连接的信号分析电路，用于对所述高频电信号进行解调处理，得到对应的基带信号，并对所述基带信号进行分析，得到检测结果。

可选的，在本发明第一方面的第六种实现方式中，所述光纤探测电路还包括与所述信号分析电路连接的显示终端单元，用于将所述检测结果转换为信号曲线图，并将所述信号曲线图显示出来。

可选的，在本发明第一方面的第七种实现方式中，所述光信号发生电路包括：依次连接的窄线宽光源单元、耦合器单元、光信号调制单元和第一EDFA单元；

所述窄线宽光源单元用于产生窄线宽连续波激光信号；

所述耦合器单元用于将所述窄线宽连续波激光信号按照预设的比例分成2路光信号，一路光信号输出至所述光信号调制单元，另一路光信号输出至所述光信号转换电路；

所述光信号调制单元与所述调制信号发生电路连接，用于根据所述脉冲高频信号对所述窄线宽连续波激光信号进行调制处理，生成脉冲光信号，并输出至所述第一EDFA单元；

所述第一EDFA单元与所述第一光电开关的第一引脚，用于将所述脉冲光信号进行功率放大后通过所述第一光电开关输出至所述扰偏器单元或者第二光电开关。

本发明第二方面提供了一种光纤传输检测方法，应用于如上所述的光纤传输检测系统，所述光纤传输检测方法包括：

检测所述光纤传输检测系统和在当前时刻的工作模式，其中，所述工作模式包括OTDR模式和DAS模式；

若所述工作模式为OTDR模式时，控制所述光电开关组中的第一光电开关和第二光电开关均与所述扰偏器单元连接；控制所述分布式光纤声波传感装置中的光信号发生电路基于触发指令产生脉冲光信号，将所述脉冲光信号经过所述光电开关组输出至所述扰偏器单元；控制所述扰偏器单元对所述脉冲光信号的相位进行调整，生成偏振态光源，并通过所述光电开关组和收发合路单元输出至待测光纤；控制所述收发合路单元接收所述待测光纤在传输所述偏振态光源时基于瑞利散射效应反射回来的第一后向散射光，并输出至所述分布式光纤声波传感装置中的光纤探测电路，通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理对所述第一后向散射光进行分析，得到所述待测光纤的第一检测结果；

若所述工作模式为DAS模式时，控制所述光电开关组中的第一光电开关和第二光电开关短接，控制所述分布式光纤声波传感装置中的光信号发生电路基于触发指令产生脉冲光信号，将所述脉冲光信号经过所述光电开关组和收发合路单元输出至待测光纤；控制所述收发合路单元接收所述待测光纤在传输所述脉冲光信号时基于瑞利散射效应反射回来的第二后向散射光，并输出至所述分布式光纤声波传感装置中的光纤探测电路，通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理对所述第二后向散射光进行分析，得到所述待测光纤的第二检测结果。

可选的，在本发明第二方面的第一种实现方式中，所述通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理对所述第一后向散射光进行分析，得到所述待测光纤的第一检测结果，包括：

通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理提取所述第一后向散射光中的幅度信息；

基于所述幅度信息与所述脉冲光信号的幅度信息进行对比分析，得到所述待测光纤的光纤损耗数据，以生成第一检测结果。

本发明提供的技术方案中，通过在分布式光纤声波传感装置上设置扰偏器单元和光电开关组，扰偏器单元与光电开关组串联后，嵌入在所述分布式光纤声波传感装置中，通过光电开关组控制扰偏器单元是否接入分布式光纤声波传感装置，以实现控制光纤传输检测系统工作于OTDR模式还是工作于DAS模式，从而实现对待测光纤的不同测量。该系统是通过增加扰偏器单元和光开关组实现了分布式光纤声波传感装置升级为DAS和OTDR的复用系统，相对于现有的系统架构来说，本发明提供的系统结构更简单，最大限度优化系统组成架构的解决方案，同时提高系统可靠性、降低系统成本，该种结构的系统控制逻辑和控制技术也较简单。

附图说明

图1为现有的DAS和OTDR系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的光纤传输检测系统的第一个实施例示意图；

图3为本发明实施例提供的光纤传输检测系统的第二个实施例示意图；

图4为本发明实施例提供的光纤传输检测系统的第三个实施例示意图；

图5为本发明实施例提供的光纤传输检测系统的第四个实施例示意图；

图6为本发明实施例提供的扰偏器单元的工作流程示意图；

图7为本发明实施例提供的光纤传输检测方法的一个实施例示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种光纤传输检测系统及光纤传输检测方法，该光纤传输检测系统是基于现有的分布式光纤声波传感系统（DAS）来改进得到，具体是在DAS系统中增加扰偏器单元，然后利用光电开关组来控制扰偏器单元是否接入，以实现DAS模式或者OTDR模式，通过扰偏器单元实现了对现有的DAS系统和OTDR系统的结合复用，这样系统架构相比于现有技术来说，结构简单，且控制逻辑也简单，该结构的系统，只需要一个光源即可实现两种系统的复用，大大提高了资源复用性，降低了系统的整体功耗。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等（如果存在）是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”或“具有”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为便于理解，下面通过各实施例对本发明提供的光纤传输检测系统和光纤传输检测方法的结构和实现流程进行详细说明，请参阅图2和 3，本发明实施例中光纤传输检测系统的结构示意图，该光纤传输检测系统包括：分布式光纤声波传感装置（DAS）110和主控制器100、扰偏器单元120和光电开关组130。

所述扰偏器单元120通过嵌入的方式设置在所述分布式光纤声波传感装置110中，其中，扰偏器单元120在与所述分布式光纤声波传感装置110连接时是通过光电开关组130实现连接，其中所述光电开关组130中的第一路输出接口与所述扰偏器单元120串联连接，所述光电开关组130用于控制所述光纤传输检测系统工作于OTDR模式或者DAS模式，即是控制所述光纤传输检测系统是否有效接入所述扰偏器单元120，实现所述光纤传输检测系统在OTDR模式或者DAS模式下工作；

所述分布式光纤声波传感装置110用于在触发光纤的传输检测时，基于触发指令产生脉冲光信号；

所述扰偏器单元120用于调整所述脉冲光信号的相位；

在所述光纤传输检测系统工作于OTDR模式时，所述主控制器100控制所述光电开关组130中与所述扰偏器单元120连接的第一路输出接口接通，以及控制所述分布式光纤声波传感装置110基于触发指令产生脉冲光信号，并经过所述光电开关组130中的第一输出接口将所述脉冲光信号发送至所述扰偏器单元120；所述扰偏器单元120基于反馈信号对所述脉冲光信号的相位进行调整，生成偏振态光源，并通过所述光电开关组130输出至待测光纤，以实现对所述待测光纤的传输性能检测；

在所述光纤传输检测系统工作于DAS模式时，所述光电开关组130的第二路输出接口接通，将所述扰偏器单元120短接，以及控制所述分布式光纤声波传感装置110基于触发指令产生脉冲光信号，并经过所述光电开关组130中的第二输出接口发送至待测光纤，以实现对所述待测光纤的传输性能检测。

在本实施例中，所述光电开关组130包括第一光电开关131和第二光电开关132，其中第一光电开关131和第二光电开关132均为单刀双闸类的。在实际应用中，所述第一光电开关131设置于所述扰偏器单元120的输入端，所述第二光电开关132设置于所述扰偏器单元120的输出端。

在本实施例中，当所述光纤传输检测系统需要工作于OTDR模式（即是实现OTDR系统的功能）时，通过控制所述第一光电开关131和第二光电开关132均与所述扰偏器单元120连接，这时所述光纤传输检测系统工作时，扰偏器单元120将需要注入待测光纤中的脉冲光信号进行调整，转换为偏振态光源，然后再注入至待测光纤中。

在实际应用中，偏振光是一种横波，振动方向对于传播方向的不对称性叫偏振，这种不对称性主要是由于光波的电场矢量E和磁场矢量H的相位不同引起，两者不同的相位组合构成光波不同偏振态。前面提DAS系统提取反射光信号的相位信息，因此DAS系统是偏振性光源，而OTDR提取反射光信号的幅度信息，光波偏振性会引起偏振损耗，因此如果OTDR系统使用偏振态光源，反射光信号会引起幅度的衰落，导致光纤损耗检测存在较大误差，OTDR系统使用非偏振性光源。

基于上述原理，所述扰偏器单元120主要是通过所述扰偏器单元120对所述脉冲光信号进行解析，得到所述脉冲光信号对应的电场矢量和磁场矢量；通过所述扰偏器单元120对所述电场矢量和所述磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，并基于调整后的电场矢量和磁场矢量构建信号的偏振态，生成偏振态光源。

进一步的，所述通过所述扰偏器单元120对所述电场矢量和所述磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，并基于调整后的电场矢量和磁场矢量构建信号的偏振态，生成偏振态光源，包括：

通过所述扰偏器单元120在所述待测光纤的两侧施加一个外力；

基于所述外力对所述待测光纤中脉冲光信号的电场矢量和磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，构建所述待测光纤对所述脉冲光信号的偏振态，生成偏振态光源。最后将所述偏振态光源注入至待测光纤中，待测光纤将所述偏振态光源传输至各个探测点。

具体的，所述扰偏器单元120对脉冲光信号进行调整时是以较高的速度不断改变脉冲光信号的偏振态，从而在总体时间段里，其综合效果失去了偏振性，即在某一个瞬间光波还是一个偏振光，但从平均时间上看，光波变成了一个非偏振光，具体的实现方式为通过对光纤两侧增加一个外力，对光纤进行挤压，光纤产生拉伸，由于光弹效应光纤内部折射率发射变化（产生双折射），造成光纤内传输的光的偏振态发射变化。几个外力挤压器串联使用，可以排除对入射光偏振态的敏感度，如图6所示。

在本实施例中，当所述光纤传输检测系统需要工作于DAS模式（即是实现DAS系统的功能）时，通过控制所述第一光电开关131和第二光电开关132直接连接，这时所述光纤传输检测系统工作时，分布式光纤声波传感装置110产生的脉冲光信号，通过第一光电开关131和第二光电开关132直接注入至待测光纤中。

如图3所示，所述分布式光纤声波传感装置110包括光信号发生电路111、收发合路单元112和光纤探测电路113；

所述第一光电开关131的第一引脚131a与所述光信号发生电路111的输出端连接，所述第二光电开关132的第一引脚132a与所述收发合路单元112的输入端连接；所述扰偏器单元120设于所述第一光电开关131的第二引脚131b和所述第二光电开关132的第二引脚132b之间，所述第一光电开关131的第三引脚1311c和所述第二光电开关132的第三引脚132c之间短接；

所述光纤探测电路113与所述收发合路单元112连接，用于接收所述待测光纤基于所述偏振态光源或所述脉冲光信号返回的后向散射光，并提取所述后向散射光中携带的信息，得到所述待测光纤的检测结果。

在实际应用中，所述光纤探测电路113获取收发合路单元112从待测光纤中返回的后向散射光，并对所述后向散射光进行功率放大处理，然后再对放大后的后向散射光与光信号发生电路111产生的连续波激光信号进行耦合处理，这里的耦合处理应当理解为是光学干涉，得到相干光信号，然后再对相干光信号进行转换，得到电信号，最后通过识别算法对电信号进行识别分析，提取电信号中的相位信息和/或幅度信息，基于相位信息和/或幅度信息进行对比分析，得到待测光纤的检测结果。单路功能述光信号发生电路的输出端连接，所述第二光电开关的第二

若所述第一光电开关131的第一引脚131a与所述第一光电开关131的第二引脚131b接通，所述第二光电开关132的第一引脚132a与所述第二光电开关132的第二引脚132b接通，则所述光纤传输检测系统工作于所述OTDR模式；

若所述第一光电开关131的第一引脚131a与所述第一光电开关131的第三引脚131c接通，所述第二光电开关132的第一引脚132a与所述第二光电开关132的第三引脚132c接通，则所述光纤传输检测系统工作于所述DAS模式。

如图4-5所示，所述光纤探测电路113包括：调制信号发生电路1131、光信号转换电路1132和信号分析电路1133，其中，

所述调制信号发生电路1131与所述光信号发生电路111连接，用于产生脉冲信号和连续波高频信号，并对所述脉冲信号和所述连续波高频信号进行调制处理，得到脉冲高频信号，将所述脉冲高频信号输出至所述光信号发生电路111，所述光信号发生电路111基于所述脉冲高频信号和自身产生的连续光信号调制生成脉冲光信号。

所述光信号转换电路1132与所述收发合路单元112连接，用于获取所述后向散射光，并对所述后向散射光进行转换，得到高频电信号。

所述信号分析电路1133与所述调制信号发生电路1131和光信号转换电路1132连接，用于对所述高频电信号进行解调处理，得到对应的基带信号，并对所述基带信号进行分析，得到检测结果。

在本实施例中，所述光纤探测电路113还包括与所述信号分析电路1133连接的显示终端单元1134，用于将所述检测结果转换为信号曲线图，并将所述信号曲线图显示出来。

在实际应用中，如图5所示，所述调制信号发生电路1131由两个信号源和两个调制单元组成，具体的包括脉冲发生单元1131a、高频信号源单元1131b、高频信号调制单元1131c和光信号调制器驱动单元1131d，其中：

脉冲发生单元1131a用于接信号分析电路1133的控制信号，产生调试所需的脉冲信号，输出给高频信号调制单元1131c。

高频信号源单元1131b用于产生用于调制连续波激光信号，以及将连续波激光信号的频率移频至所需的200MHz的连续波高频信号。

高频信号调制单元1131c用于接收从脉冲发生单元1131a输出的脉冲信号和从高频信号源单元1131b输出的200MHz的连续波高频信号，并将2路信号作调制处理，输出200MHz的脉冲高频信号。

光信号调制器驱动单元1131d用于将高频信号调制单元1131c输出的200MH的z脉冲高频信号作高功率放大，并输出给光信号发生电路111，对连续波激光信号作斩波处理，同时将斩波后得到的脉冲光信号频率移到200MHz。

所述光信号转换电路1132包括第二EDFA单元1132a、2*2耦合器单元1132b和BPD光电探测单元1132c，其中：

第二EDFA单元1132a用于将从收发合路单元112中输出的接收后向散射光进行功率放大。

2*2耦合器单元1132b用于将从第二EDFA单元1132a输出的接收后向散射光和从光信号发生电路111输出的本振光信号作光学干涉，其中该本振光信号为连续波激光信号。

BPD光电探测单元1132c将从2*2耦合器单元1132b输出的2路相干光信号转换成电信号，并同时进行光学混频，输出200MHz的高频电信号给信号分析电路1133。

所述信号分析电路1133包括解调器单元1133a、数/模转换单元1133b和数字信号处理及控制单元1133c，其中：

解调器单元1133a将BPD光电探测单元1132c输出并携带有测量信号的200MHz的高频电信号下变频到零中频的基带信号，并输出给数/模转换单元1133b。

数/模转换单元1133b用于将模拟电信号转换为数字电信号；

数字信号处理及控制单元1133c用于将数/模转换单元1133b转换后得到的数字信号作算法识别和处理，得到测试数据信息并输出给显示终端单元1134，同时控制系统各单元电路协同工作。

在本实施例中，所述光信号发生电路111包括：依次连接的窄线宽光源单元1111、耦合器单元1112、光信号调制单元1113和第一EDFA单元1114；

所述窄线宽光源单元1111用于产生窄线宽连续波激光信号；

所述耦合器单元1112用于将所述窄线宽连续波激光信号按照预设的比例分成2路光信号，一路光信号输出至所述光信号调制单元1113，另一路光信号输出至所述光信号转换电路1132；具体的该耦合器单元1112为1:9耦合器单元，其将输入的窄线宽连续波激光信号分成2路输出，比例为1:9。90%功率输出作为发射链路的输出给光信号调制单元1113，10%的功率作为本振光信号，输出给2*2耦合器单元1132b。

所述光信号调制单元1113与所述调制信号发生电路1131连接，用于根据所述脉冲高频信号对所述窄线宽连续波激光信号进行调制处理，生成脉冲光信号，并输出至所述第一EDFA单元1114；进一步的，光信号调制单元1113在生成脉冲光信号之后，还包括把脉冲光信号的频率提高200MHz，然后输出给第一EDFA单元1114。

所述第一EDFA单元1114与所述第一光电开关131的第一引脚131a，用于将所述脉冲光信号进行功率放大后通过所述第一光电开关131输出至所述扰偏器单元120或者第二光电开关132。

在实际应用中，若放大后脉冲光信号通过所述第一光电开关131输出至所述扰偏器单元120时，所述扰偏器单元120利用外力对脉冲光信号的电场矢量E和磁场矢量H的相位进行调整，得到偏振态光源，然后通过第二光电开关132传输至收发合路单元112，最后注入到待测光纤中。

进一步的，收发合路单元112在将脉冲光信号或者偏振态光源注入待测光纤后，接收并采集每次待测光纤基于脉冲光信号或者偏振态光源在瑞利散射效应下返回的瑞利反射光信号。然后光纤探测电路113在不同工作模式下对瑞利反射光信号进行不同的解析处理，在OTDR模式下，其采集和解析瑞利反射光信号的幅度信息，最后基于光时域反射技术（OTDR）原理，计算出故障位置，并生成检测结果；在DAS模式下，其采集和解析瑞利反射光信号的相位信息，基于相位信息生成检测结果。

通过对上述的光纤传输检测系统的实施，通过增加使用了1个扰偏器单元1700以及2个1*2光开关（传统方法使用1个1*2光开关和1个1*2电开关）即可以将DAS系统升级为DAS和OTDR的复用系统。并且在实现两种系统的复用时，是采用使用单个光源窄线宽光源单元实现DAS和OTDR功能，从而降低了系统的功耗，并且是采用光电开关实现两个功能的切换，降低了控制技术和控制逻辑复杂度。

请参阅图7，本发明实施例中光纤传输检测方法，该方法是基于上述实施提供的基于单光源的光纤传输检测系统提出的，该光纤传输检测系统由分布式光纤声波传感装置（DAS）110、扰偏器单元120和光电开关组130组成，其中光电开关组包括第一光电开关131和第二光电开关132，所述第一光电开关131设置于所述扰偏器单元120的输入端，所述第二光电开关132设置于所述扰偏器单元120的输出端，基于此，该光纤传输检测方法包括以下步骤：

701、检测光纤传输检测系统和在当前时刻的工作模式，其中，该工作模式包括OTDR模式和DAS模式；

702、若工作模式为OTDR模式时，控制光电开关组与扰偏器单元连接，并控制分布式光纤声波传感装置基于触发指令产生脉冲信号后，通过扰偏器单元对脉冲光信号的相位进行调整，将调整后的脉冲光信号通过光电开关组注入至待测光纤；

本实施例中，若所述工作模式为OTDR模式时，控制所述光电开关组与所述扰偏器单元连接；控制所述分布式光纤声波传感装置中的光信号发生电路产生脉冲光信号，将所述脉冲光信号经过所述光电开关组输出至所述扰偏器单元；控制所述扰偏器单元对所述脉冲光信号的相位进行调整，生成偏振态光源，并通过所述光电开关组和收发合路单元输出至待测光纤。

703、若工作模式为DAS模式时，控制光电开关组中的第一光电开关和第二光电开关短接，并控制分布式光纤声波传感装置基于触发指令产生脉冲信号后，通过光电开关组注入至待测光纤；

该步骤中，若所述工作模式为DAS模式时，控制所述光电开关组中的第一光电开关和第二光电开关短接，控制所述分布式光纤声波传感装置中的光信号发生电路产生脉冲光信号，将所述脉冲光信号经过所述光电开关组和收发合路单元输出至待测光纤。

704、接收待测光纤基于脉冲光信号反射回来的后向散射光，并输出至分布式光纤声波传感装置中利用光时域反射技术原理进行分析，得到待测光纤的检测结果。

该步骤中，所述后向散射光包括基于所述偏振态光源反射回来的第一后向散射光和基于所述脉冲光信号反射回来的第二后向散射光。

在ODTR模式下，控制所述分布式光纤声波传感装置中的收发合路单元接收所述待测光纤在传输所述偏振态光源时基于瑞利散射效应反射回来的第一后向散射光，并输出至所述分布式光纤声波传感装置中的光纤探测电路，通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理对所述第一后向散射光进行分析，得到所述待测光纤的第一检测结果。

在DAS模式下，控制所述分布式光纤声波传感装置中的收发合路单元接收所述待测光纤在传输所述脉冲光信号时基于瑞利散射效应反射回来的第二后向散射光，并输出至所述分布式光纤声波传感装置中的光纤探测电路，通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理对所述第二后向散射光进行分析，得到所述待测光纤的第二检测结果。

在实际应用中，在ODTR模式下实现对光纤的故障点（断点）定位时，具体是依赖光时域反射技术（OTDR）原理来做故障点的定位，定位的基本原理如下：

首先，获取光在空气中传播速度为vs=3*108m/s；

然后，获取光在光纤中传播速度为vo=vs/n，其中n为光纤已知折射率参数，一般光纤折射率n≈1.46；

最后，根据基于光时域反射技术（OTDR）原理构建的公式计算出故障点的位置信息。

在实际应用中，假设光纤x km处发生断点，系统在t0时刻发射一个脉冲激光信号，t1时刻收到光纤断点强反射信号，那么可以通过计算得到断点离本机型系统的距离x=(vs*(t1-t0))/(2*n)。

除了定位之外，还可以实现其他的测量，具体是通过接收并采集每次反射的脉冲光信号信息（如幅度、相位、频率），来解析被测量的物理量（OTDR：光纤损耗、断点和故障点等；DAS：光纤沿线声波、振动信息）。

综上，通过对本发明的实施，实现了以下有益效果：

1.使用单个光源窄线宽光源单元实现DAS和OTDR功能，资源复用性高、功耗低；

2.使用1套光学系统，成本低、系统简单、维护难度小，可靠性高；

3.控制技术简单。传统设计方法中既有光学控制开关，也有电学控制开关，本发明中仅使用光学控制开关（光电开关组），其控制方式统一且简单，大大降低了控制技术和控制逻辑复杂度。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种光纤传输检测系统，所述光纤传输检测系统包括分布式光纤声波传感装置和主控制器，其特征在于，在所述分布式光纤声波传感装置中设置扰偏器单元和含有至少两路输出接口的光电开关组，所述光电开关组中的第一路输出接口与所述扰偏器单元串联连接，所述光电开关组用于控制所述光纤传输检测系统是否有效接入所述扰偏器单元，实现所述光纤传输检测系统在OTDR模式或者DAS模式下工作；

所述分布式光纤声波传感装置用于在触发光纤的传输检测时，基于触发指令产生脉冲光信号；

所述扰偏器单元利用外力对脉冲光信号的电场矢量E和磁场矢量H的相位进行调整，得到偏振态光源；

在所述光纤传输检测系统工作于OTDR模式时，所述主控制器控制所述光电开关组中与所述扰偏器单元连接的第一路输出接口接通，以及控制所述分布式光纤声波传感装置基于触发指令产生脉冲光信号，并经过所述光电开关组中的第一输出接口将所述脉冲光信号发送至所述扰偏器单元；所述扰偏器单元对所述脉冲光信号进行解析，得到所述脉冲光信号对应的电场矢量和磁场矢量，通过在光纤两侧增加外力对所述电场矢量和所述磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，并基于调整后的电场矢量和磁场矢量构建信号的偏振态，生成偏振态光源，并通过所述光电开关组输出至待测光纤，对所述待测光纤的传输性能检测；其中，所述对所述待测光纤的传输性能检测为对所述待测光纤基于所述偏振态光源返回的瑞利反射光信号进行解析，得到幅度信息，基于光时域反射技术（OTDR）原理和所述幅度信息，计算出故障位置，并生成检测结果；

在所述光纤传输检测系统工作于DAS模式时，所述主控制器控制所述光电开关组的第二路输出接口接通，将所述扰偏器单元短接，以及控制所述分布式光纤声波传感装置基于触发指令产生脉冲光信号，并经过所述光电开关组中的第二输出接口发送至待测光纤，对所述待测光纤的传输性能检测；其中，所述对所述待测光纤的传输性能检测为对所述待测光纤基于所述偏振态光源返回的瑞利反射光信号进行解析，得到相位信息，基于所述相位信息生成检测结果。

2.根据权利要求1所述的光纤传输检测系统，其特征在于，所述光电开关组包括均设有三个引脚的第一光电开关和第二光电开关，所述第一光电开关与所述扰偏器单元的输入端连接，所述第二光电开关与所述扰偏器单元的输出端连接。

3.根据权利要求2所述的光纤传输检测系统，其特征在于，所述分布式光纤声波传感装置包括光信号发生电路、收发合路单元和光纤探测电路；

所述第一光电开关的第一引脚与所述光信号发生电路的输出端连接，所述第二光电开关的第一引脚与所述收发合路单元的输入端连接；所述扰偏器单元设于所述第一光电开关的第二引脚和所述第二光电开关的第二引脚之间，所述第一光电开关的第三引脚和所述第二光电开关的第三引脚之间短接；

所述光纤探测电路与所述收发合路单元连接，用于接收所述待测光纤基于所述偏振态光源或所述脉冲光信号返回的后向散射光，并提取所述后向散射光中携带的信息，得到所述待测光纤的检测结果；

若所述第一光电开关的第一引脚与所述第一光电开关的第二引脚接通，所述第二光电开关的第一引脚与所述第二光电开关的第二引脚接通，则所述光纤传输检测系统工作于所述OTDR模式；

若所述第一光电开关的第一引脚与所述第一光电开关的第三引脚接通，所述第二光电开关的第一引脚与所述第二光电开关的第三引脚接通，则所述光纤传输检测系统工作于所述DAS模式。

4.根据权利要求1所述的光纤传输检测系统，其特征在于，所述通过在光纤两侧增加外力对所述电场矢量和所述磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，并基于调整后的电场矢量和磁场矢量构建信号的偏振态，生成偏振态光源，包括：

通过所述扰偏器单元在所述待测光纤的两侧施加一个外力；

基于所述外力对所述待测光纤中脉冲光信号的电场矢量和磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，构建所述待测光纤对所述脉冲光信号的偏振态，生成偏振态光源。

5.根据权利要求3所述的光纤传输检测系统，其特征在于，所述光纤探测电路包括：

与所述光信号发生电路连接的调制信号发生电路，用于产生脉冲信号和连续波高频信号，并对所述脉冲信号和所述连续波高频信号进行调制处理，得到脉冲高频信号，将所述脉冲高频信号输出至所述光信号发生电路，所述光信号发生电路基于所述脉冲高频信号和自身产生的连续光信号调制生成脉冲光信号；

与所述收发合路单元连接的光信号转换电路，用于获取所述后向散射光，并对所述后向散射光进行转换，得到高频电信号；

与所述调制信号发生电路和光信号转换电路连接的信号分析电路，用于对所述高频电信号进行解调处理，得到对应的基带信号，并对所述基带信号进行分析，得到检测结果。

6.根据权利要求5所述的光纤传输检测系统，其特征在于，所述光纤探测电路还包括与所述信号分析电路连接的显示终端单元，用于将所述检测结果转换为信号曲线图，并将所述信号曲线图显示出来。

7.根据权利要求6所述的光纤传输检测系统，其特征在于，所述光信号发生电路包括：依次连接的窄线宽光源单元、耦合器单元、光信号调制单元和第一EDFA单元；

所述窄线宽光源单元用于产生窄线宽连续波激光信号；

所述耦合器单元用于将所述窄线宽连续波激光信号按照预设的比例分成2路光信号，一路光信号输出至所述光信号调制单元，另一路光信号输出至所述光信号转换电路；

所述光信号调制单元与所述调制信号发生电路连接，用于根据所述脉冲高频信号对所述窄线宽连续波激光信号进行调制处理，生成脉冲光信号，并输出至所述第一EDFA单元；

所述第一EDFA单元与所述第一光电开关的第一引脚，用于将所述脉冲光信号进行功率放大后通过所述第一光电开关输出至所述扰偏器单元或者第二光电开关。

8.一种光纤传输检测方法，其特征在于，应用于如权利要求1-7中任一项所述的光纤传输检测系统，所述光纤传输检测方法包括：

检测所述光纤传输检测系统和在当前时刻的工作模式，其中，所述工作模式包括OTDR模式和DAS模式；

若所述工作模式为OTDR模式时，控制所述光电开关组中的第一光电开关和第二光电开关均与所述扰偏器单元连接；控制所述分布式光纤声波传感装置中的光信号发生电路基于触发指令产生脉冲光信号，将所述脉冲光信号经过所述光电开关组输出至所述扰偏器单元；控制所述扰偏器单元对所述脉冲光信号进行解析，得到所述脉冲光信号对应的电场矢量和磁场矢量，通过在光纤两侧增加外力对所述电场矢量和所述磁场矢量中的至少一个的相位进行调整，并基于调整后的电场矢量和磁场矢量构建信号的偏振态，生成偏振态光源，并通过所述光电开关组和收发合路单元输出至待测光纤；控制所述收发合路单元接收所述待测光纤在传输所述偏振态光源时基于瑞利散射效应反射回来的第一后向散射光，并输出至所述分布式光纤声波传感装置中的光纤探测电路，通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理对所述第一后向散射光进行分析，得到幅度信息，基于光时域反射技术（OTDR）原理和所述幅度信息，计算出故障位置，并生成所述待测光纤的第一检测结果；

若所述工作模式为DAS模式时，控制所述光电开关组中的第一光电开关和第二光电开关短接，控制所述分布式光纤声波传感装置中的光信号发生电路基于触发指令产生脉冲光信号，将所述脉冲光信号经过所述光电开关组和收发合路单元输出至待测光纤；控制所述收发合路单元接收所述待测光纤在传输所述脉冲光信号时基于瑞利散射效应反射回来的第二后向散射光，并输出至所述分布式光纤声波传感装置中的光纤探测电路，通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理对所述第二后向散射光进行分析，得到相位信息，基于所述相位信息生成所述待测光纤的第二检测结果。

9.根据权利要求8所述的光纤传输检测方法，其特征在于，所述通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理对所述第一后向散射光进行分析，得到所述待测光纤的第一检测结果，包括：

通过所述光纤探测电路利用光时域反射技术原理提取所述第一后向散射光中的幅度信息；

基于所述幅度信息与所述脉冲光信号的幅度信息进行对比分析，得到所述待测光纤的光纤损耗数据，以生成第一检测结果。

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