CN117232782A - 损耗分析装置及损耗分析方法 - Google Patents

损耗分析装置及损耗分析方法 Download PDF

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CN117232782A CN202310688083.7A CN202310688083A CN117232782A CN 117232782 A CN117232782 A CN 117232782A CN 202310688083 A CN202310688083 A CN 202310688083A CN 117232782 A CN117232782 A CN 117232782A
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Abstract

本发明的目的在于提供一种SN比较小时或事件间隔较短时以高再现性来检测事件的损耗分析装置及损耗分析方法。本发明所涉及的损耗分析装置具备：OTDR波形获取部，获取被测量光纤的OTDR波形；及计算部，将以所述OTDR波形中所包含的各事件的起点的位置、所述各事件的起点的电平、所述各事件的损耗及所述各事件的反射衰减量为参数的事件模型函数非线性拟合于所述OTDR波形，并且计算所述位置、所述电平、所述损耗及所述反射衰减量。

Description

损耗分析装置及损耗分析方法
技术领域
本发明涉及一种使用了事件模型函数的损耗分析装置及损耗分析方法。
背景技术
已知有根据测量到的OTDR(Optical Time Domain Reflectometer：光时域反射仪)波形，检测在被测量光纤内产生的事件的方法(例如，参考专利文献1。)。在相关技术所涉及的装置中，测量被测量光纤的OTDR波形，提取测量到的OTDR波形中的变化点，生成在变化点上产生了事件时的理想波形。然后，提取测量到的OTDR波形与理想波形的差分，当存在差分量时，设为在存在该差分量的位置上存在未检测的事件，并检测OTDR波形中所包含的所有事件。
具体而言，在相关技术所涉及的装置中，计算事件的位置，因此检测OTDR波形的斜率的变化点。并且，在相关技术所涉及的装置中，计算事件的损耗，因此对OTDR波形使用最小二乘逼近直线。
专利文献1：日本特开2012-167935
但是，在相关技术中，存在SN比较差时事件的起点的位置的再现性较低这一课题。并且，在相关技术中，存在事件相邻时事件的损耗值的再现性较低这一课题。
发明内容
为了解决所述课题，本发明的目的在于提供一种SN比较小时或事件间隔较短时以高再现性来检测事件的损耗分析装置及损耗分析方法。
为了实现上述目的，本发明的损耗分析装置对OTDR波形非线性拟合事件模型函数。
具体而言，本发明所涉及的损耗分析装置具备：
OTDR波形获取部，获取被测量光纤的OTDR波形；及
计算部，将以所述OTDR波形中所包含的各事件的起点的位置、所述各事件的起点的电平、所述各事件的损耗及所述各事件的反射衰减量为参数的事件模型函数非线性拟合于所述OTDR波形，并且计算所述位置、所述电平、所述损耗及所述反射衰减量。
在本发明所涉及的损耗分析装置中，可以是如下：
所述计算部使用非线性最小二乘逼近算法即信赖域方法(Trust RegionMethods)进行非线性拟合。
在本发明所涉及的损耗分析装置中，可以是如下：
所述计算部使用下式(1)的事件模型函数yfit作为所述事件模型函数，
在此，x为距离，ybs为反向散射函数，yloss为损耗函数，yrefl为反射函数，sx为事件的起点的位置[km]，sy为事件的起点的电平[dB]，l为损耗值[dB]，r为反射衰减量[dB]。
具体而言，本发明所涉及的损耗分析方法具备：
OTDR波形获取步骤，获取被测量光纤的OTDR波形；及
计算步骤，将以所述OTDR波形中所包含的各事件的起点的位置、所述各事件的起点的电平、所述各事件的损耗及所述各事件的反射衰减量为参数的事件模型函数非线性拟合于所述OTDR波形，并且计算所述位置、所述电平、所述损耗及所述反射衰减量。
在本发明所涉及的损耗分析方法中，可以是如下：
所述计算步骤使用非线性最小二乘逼近算法即信赖域方法(Trust RegionMethods)进行非线性拟合。
在本发明所涉及的损耗分析方法中，可以是如下：
所述计算步骤使用下式(1)的事件模型函数yfit作为所述事件模型函数，
在此，x为距离，ybs为反向散射函数，yloss为损耗函数，yrefl为反射函数，sx为事件的起点的位置[km]，sy为事件的起点的电平[dB]，l为损耗值[dB]，r为反射衰减量[dB]。
另外，在可能的范围内能够组合上述发明。
发明效果
根据本发明，能够提供一种SN比较小时或事件间隔较短时以高再现性来检测事件的损耗分析装置及损耗分析方法。
附图说明
图1表示实施方式1所涉及的损耗分析装置的概略结构的一例。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，本发明并不限定于以下所示的实施方式。这些实施例只不过是例示，本发明根据本领域的技术人员的知识能够以施加了各种变更、改良的方式来实施。另外，在本说明书及附图中，符号相同的构成要件视为表示彼此相同的构成要件。
(实施方式1)
将本实施方式所涉及的损耗分析装置的概略结构的一例示于图1中。本实施方式所涉及的损耗分析装置具备：OTDR波形获取部11，获取被测量光纤20的OTDR波形；及计算部12，将以OTDR波形中所包含的各事件的起点的位置、各事件的起点的电平、各事件的损耗及各事件的反射衰减量为参数的事件模型函数非线性拟合于OTDR波形，并且计算各事件的起点的位置、各事件的起点的电平、各事件的损耗及各事件的反射衰减量。以下，将事件的“损耗”设为“损耗值”来进行说明。并且，事件的参数是指，事件的起点的位置[km]、事件的起点的电平[dB]、事件的损耗值[dB]及事件的反射衰减量[dB]。
(OTDR波形获取步骤)
OTDR波形获取部11获取来自被测量光纤20的OTDR波形。例如，OTDR波形获取部11获取使光脉冲从被测量光纤20的一端入射并且从入射了光脉冲的被测量光纤20的一端输出的反向散射光的强度的时间分布作为OTDR波形。以下，将“距入射了光脉冲的被测量光纤20的一端的距离”设为“距离”。
(计算步骤)
计算部12对由OTDR波形获取部11获取的OTDR波形非线性拟合事件模型函数，并且计算事件的起点的位置、事件的起点的电平、事件的损耗值及事件的反射衰减量。
具体而言，计算部12可以使用作为事件模型函数yfit的式(1)。
[数式1]
yfit(x)＝ybs(x--sx，sy)·yloss(x-sx，l)+yrefl(x--sx，r) (1）
在此，x表示距离，ybs表示反向散射函数，yloss表示损耗函数，yrefl表示反射函数，sx表示事件的起点的位置[km]，sy表示事件的起点的电平[dB]，l表示损耗值[dB]，r表示反射衰减量[dB]。
反向散射函数ybs可以由式(2)来定义。
[数式2]
在此，αdB为反向散射的斜率[dB/km]，s′y由sy及式(3)求出。
[数式3]
损耗函数yloss可以由式(4)来定义。
[数式4]
yloss(x，l)＝1-(1-l′)·y′loss(x) (4)
在此，l′由损耗值1及式(5)求出，y′loss由式(6)求出。
[数式5]
[数式6]
另外，τ表示时间常数[km]，w表示脉冲宽度[km]。
反射函数yrefl可以由式(7)及(8)来定义。
[数式7]
[数式8]
Tr表示脉冲上升距离[km]，b表示反向散射系数[dB]。
计算部12对OTDR波形非线性拟合由式(1)表示的事件模型函数yfit。本实施方式所涉及的非线性拟合是指，将事件模型函数yfit设为非线性函数，在OTDR波形与事件模型函数yfit之间进行最小二乘法。例如，计算部12使用非线性最小二乘逼近算法即信赖域方法(Trust Region Methods)进行非线性拟合。计算部12通过该非线性拟合计算最佳的事件的起点的位置sx、事件的起点的电平sy、损耗值l及反射衰减量r。
另外，当事件为非反射事件时，事件的起点的位置sx的初始值设为从根据OTDR波形检测到的事件候选点减去脉冲宽度的点数的点，当事件为反射事件时，可以设为从根据OTDR波形检测到的事件候选的起点起最大电平的范围内的最小电平。在此，事件候选点可以设为对OTDR波形使用微分法来检测到的斜率的绝对值的峰值点，也可以设为对OTDR波形使用了小波变换来检测到的小波系数的绝对值的峰值点。并且，事件的起点的电平sy的初始值也可以设为事件的起点的位置sx的OTDR波形的电平[dB]。损耗值l的初始值也可以设为将事件的起点的位置sx的电平与事件的终点的位置的电平之比进行dB换算的值。反射衰减量r的初始值也可以设为将事件的起点的位置sx的电平与最大电平之差换算为反射衰减量的值。
并且，拟合范围也可以设为将从拟合对象的事件候选的起点的位置至事件候选的终点的位置的范围扩大到脉冲宽度的2倍的范围。
本实施方式所涉及的损耗分析装置为了设定事件的起点的位置sx的初始值及拟合范围，可以具备根据OTDR波形检测事件候选的事件检测部。例如，事件检测部可以在计算部12进行非线性拟合之前，对由OTDR波形获取部11获取的OTDR波形使用微分法来检测事件候选。并且，事件检测部可以在计算部12进行非线性拟合之前，对由OTDR波形获取部11获取的OTDR波形使用小波变换来检测事件候选点。
当在OTDR波形中包含多个事件时，作为事件模型函数，计算部12代替式(1)而使用式(9)。
[数式9]
n表示事件编号，Π表示乘积，Σ表示积和。事件编号可以从被测量光纤20的入射端侧的事件依次分配。并且，事件编号为n的事件的损耗值ln除了最远端的事件以外可以由式(10)及(11)求出。
[数式10]
[数式11]
当在OTDR波形中包含2个事件时，计算部12可以同时优化2个事件各自的参数。
并且，当在OTDR波形中包含3个以上的事件时，计算部12按每个事件进行参数的优化。计算部12可以在未完成非线性拟合的事件中从损耗值的初始值大的事件起依次进行非线性拟合。
例如，对在OTDR波形中包含事件1至事件3的情况进行说明。若假设每个事件的损耗值的初始值的大小顺序为事件1、事件2、事件3，则在未完成非线性拟合的事件中事件1的损耗值的初始值最大。因此，以保持事件2及事件3的参数固定为初始值的状态，对事件1进行非线性拟合。由此，对事件1计算起点的位置sx，1、起点的电平sy，1、损耗值l1及反射衰减量r1。接着，在未完成非线性拟合的事件中事件2的损耗值的初始值最大。以保持事件3的参数固定为初始值且事件1的参数固定为计算出的值的状态，对事件2进行非线性拟合。由此，对事件2计算起点的位置sx，2、起点的电平sy，2、损耗值l2及反射衰减量r2。最后，以保持将事件1及事件2的参数固定为计算出的值的状态，对未完成非线性拟合的事件3进行非线性拟合。由此，对事件3计算起点的位置sx，3、起点的电平sy，3、损耗值l3及反射衰减量r3。
如以上进行的说明，本发明所涉及的损耗分析装置及损耗分析方法通过对OTDR波形非线性拟合事件模型函数，在SN比较小时或事件间隔较短时能够以高再现性来检测事件。
产业上的可利用性
本发明所涉及的损耗分析装置及损耗分析方法能够适用于光学测量仪器产业。
符号说明
10-损耗分析装置，11-OTDR波形获取部，12-计算部，20-被测量光纤。

Claims (6)

1.一种损耗分析装置，其具备：
OTDR波形获取部，获取被测量光纤的OTDR波形；及
计算部，将以所述OTDR波形中所包含的各事件的起点的位置、所述各事件的起点的电平、所述各事件的损耗及所述各事件的反射衰减量为参数的事件模型函数非线性拟合于所述OTDR波形，并且计算所述位置、所述电平、所述损耗及所述反射衰减量。
2.根据权利要求1所述的损耗分析装置，其特征在于，
所述计算部使用非线性最小二乘逼近算法即信赖域方法来进行非线性拟合。
3.根据权利要求1所述的损耗分析装置，其特征在于，
所述计算部使用下式(1)的事件模型函数yfit作为所述事件模型函数，
在此，x为距离，ybs为反向散射函数，yloss为损耗函数，yrefl为反射函数，sx为事件的起点的位置[km]，sy为事件的起点的电平[dB]，l为损耗值[dB]，r为反射衰减量[dB]。
4.一种损耗分析方法，其具备：
OTDR波形获取步骤，获取被测量光纤的OTDR波形；及
计算步骤，将以所述OTDR波形中所包含的各事件的起点的位置、所述各事件的起点的电平、所述各事件的损耗及所述各事件的反射衰减量为参数的事件模型函数非线性拟合于所述OTDR波形，并且计算所述位置、所述电平、所述损耗及所述反射衰减量。
5.根据权利要求4所述的损耗分析方法，其特征在于：
所述计算步骤使用非线性最小二乘逼近算法即信赖域方法来进行非线性拟合。
6.根据权利要求4所述的损耗分析方法，其特征在于：
所述计算步骤使用下式(1)的事件模型函数yfit作为所述事件模型函数，
在此，x为距离，ybs为反向散射函数，yloss为损耗函数，yrefl为反射函数，sx为事件的起点的位置[km]，sy为事件的起点的电平[dB]，l为损耗值[dB]，r为反射衰减量[dB]。
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