CN1731119A - 光纤自动监测方法 - Google Patents

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Abstract

一种光纤自动监测方法，其采用串接光纤程控测试法测试光纤在环境试验中光传输性能的变化，包括以下步骤：1)将多根待测光纤串接；2)将待测光纤的坐标值信息输入计算机；3)计算机根据待测光纤的坐标值信息，控制光时域反射计每隔一段时间移动光标位置分别对每根光纤进行测试，并将所测得数据传回计算机，计算出每根光纤的衰减系数的变化值。本发明方法可测量两个波长下的光纤衰减随温度循环的变化情况；不需要每隔一段时间手动测试，也不需要试验完成后计算大量的数据；测试时每根光纤的测试位置固定，能够更真实地反映其变化状况；本发明通过计算机控制测试仪器对光缆在整个环境试验期间进行测试。

Description

光纤自动监测方法
技术领域
本发明涉及一种光纤自动监测方法，特别涉及光缆或光纤在进行环境试验时，测试其光传输性能变化值的方法。
背景技术
为了解光缆、光纤在不同的环境条件下的光传输性能变化，通常需要对光缆、光纤进行温度循环、温度冲击、高温寿命、耐湿等环境试验。常见的测试方法有使用光时域反射计(OTDR)人工测试法和使用光功率计连续测试光功率变化法。这两种方法在所设定不同的试验环境中，完成对光纤性能的测试。以下以温度循环环境试验为例说明这两种测试方法。
一、光时域反射计(OTDR)人工测试法
在整个光缆光纤的温度循环过程中，使用光时域反射计(OTDR)人工测试光缆中多根光纤的衰减系数。(注：根据GB/T7424.2-2002光缆总规范第2部分：光缆基本试验方法中方法F1：温度循环中规定首先应确定测试光纤的根数，其次对光缆在初始温度下(一般常温20℃±5℃)测定光缆中各光纤衰减的基准值，然后将光缆放入温度箱中进行温度循环变化，在过程中测试光纤的衰减，并计算与初始值之间的变化量，最后绘制出在规定波长下的衰减变化与温度循环的函数关系。)
例：根据GY/T130-1998有线电视用光缆入网技术条件中3.10的规定，光缆温度范围为-40℃～+70℃(-40℃，+70℃各保温12h)的温度循环试验后，单模光纤(超过112根光纤只抽测12根)(两个波长下：1310nm和1550nm)温度附加衰减应≤0.05dB/km(1级)。在大约50小时的温度循环过程中，测试人员要对4-36根光纤使用OTDR进行测试。
上述方法存在以下缺点：
(1)由于测试时须对在两个波长下对光纤衰减进行测试，并且测试光纤根数较多，所以一次测试时间大约半个小时，并且在长达50个小时的实验中，试验人员需要晚上加班测试，大量浪费人力资源。
(2)由于人工测试时每次测试同根光纤的位置不尽相同，光纤存在衰减不均匀性，加之由OTDR测试时是对这根光纤衰减曲线进行LSA(最小二乘法)拟和，所以两根光标位置不同，可能会影响测试结果，所以并不能严格反映这根光纤的衰减变化。
(3)由于人工测试较复杂，所以在整个温度循环过程中，测试数据较少，难以绘制衰减变化与温度变化(或时间)之间的函数曲线，无法直观的反映光缆传输性能随温度变化的趋势。
二、光功率计连续测试光功率变化法
采用GB/T15972.4-1998光纤总规范第4部分传输特性和光学特性试验方法4规定的插入损耗法对光纤衰减随温度循环进行测试。该插入损耗法的测试原理是将光纤的一端注入光功率P1(dBm)，另一端接到光功率计上测量输出功率P2(dBm)，通过P1-P2(dB)得出光纤衰减。
其具体的温度循环的测试方法为：将一台光源接光分路器(可根据需要选择1分12的分路器后再分别接12根光纤，再接到多路光功率测试仪上(如EXFO公司的EXPANRTIONIQ-206多光功率计)。连续将光功率注入到光纤中，并通过多路光功率计连续测试，并记录数据，绘制成衰减变化曲线。
使用光功率计连续测试光功率变化法进行温度循环的测试方法存在以下缺点：
(1)长时间的通电测试过程，可以造成光源输出功率不稳定，将直接影响到测试结果的正确性；
(2)测试过程中不能改变光源的波长，对于多数光缆要求在两个波长下的光传输性能变化的这个要求则不能满足；
(3)成本高昂，大概是采用程控光时域反射计(OTDR)的5倍。
发明内容
本发明的目的是提供一种光纤自动监测方法，实现机器自动化测试。
为达上述目的，本发明采用如下技术方案，
一种光纤自动监测方法，采用串接光纤程控测试法测试光纤在环境试验中光传输性能的变化，通过计算机控制光时域反射计(OTDR)对多根光纤进行自动测试。上述方法的测试原理为后向散射法，它是将大功率的窄脉冲注入被测光纤，然后在同一端检测光纤后向返回的散射光功率。由于主要的散射作用为瑞利散射，其特点是它的波长与入射波长相同，它的光功率与该点的入射光功率成正比，所以测量沿光纤返回的后向瑞利散射光功率就可以获得光沿光纤传输的衰减及其他信息。如光纤的长度等，因为输入坐标信息是需要准确的长度定标。
根据上述原理，我们将所测试光纤通过焊接的方式串联，然后接到OTDR上，利用OTDR上自带的GPIB(General Purpose Interface Bus)接口与计算相连，由计算机上自己编制的程序控制OTDR。由于OTDR所测得的光纤衰减系数即为曲线的斜率，所以多根光纤串接后，各自的曲线斜率不变，所以可以每隔一定时间对所连的光纤串通过交替移动光标A，B分别对每根光纤进行测试。再将所测得数据传回计算机，绘制衰减变化与时间关系函数曲线。
由于串接光纤并不影响光纤衰减系数的测试，并且光纤长度固定，可通过在OTDR上坐标的确定，从而确定每根光纤的测试位置，所以只要初始时记录下每根光纤所处的坐标值并输给计算机，计算机即可控制OTDR移动光标位置，从而测出每根光纤的衰减系数。
本发明方法具有以下优点，
1)可测量两个波长下的光纤衰减随温度循环的变化情况；
2)大大的节省人工劳动力。既不需要每隔一段时间手动测试(不要晚上加班)，也不需要试验完成后计算大量的数据；
3)测试时每根光纤的测试位置固定，能够更真实地反映其变化状况；
4)本发明通过计算机控制测试仪器对光缆在整个温度循环试验期间进行测试，它可以绘制出光缆衰减系数曲线，从而更加直观的反映衰减系数与温度变化之间的关系。
附图说明
图1为测试系统连接图；
图2为自动测试部分的软件编制流程图。
具体实施方式
如图1所示，由计算机1通过GPIB转接卡与光时域反射仪上的数据端口(GPIB口)相连，使计算机通过编制的软件控制光时域反射仪，将被测光缆(或多盘光缆)中的所有光纤串联焊接成一根光纤，再与尾纤的一端焊接起来，再将尾纤的另一端与光时域反射仪相连。
以图1的测试系统对多根光纤进行自动监测，将大功率的窄脉冲注入被测光纤，然后在同一端检测光纤后向返回的散射光功率。利用串接光纤程控测试法测试光纤随温度循环变化的衰减，其它环境试验，如温度冲击、高温寿命、耐湿等，只是光纤的试验环境不相同，其测试方法相同。包括以下步骤，
将待测光纤的坐标值信息输入计算机；所述坐标值信息可以是起始位置信息、终止位置信息和长度信息等；其中光纤可以是等长光纤也可以是非等长光纤，对于等长光纤只需要输入第一根光纤的起始位置信息及长度信息即可；非等长光纤需输入每根的起始位置和终止位置的信息。
在OTDR上设置测试时的脉冲宽度和分辨率。如：500ns，16km/1m。
在计算机中启动软件并设定测试光纤的根数，测试所间隔的时间，计算机根据待测光纤的坐标值信息，控制光时域反射计每隔一段时间移动光标位置分别对每根光纤进行测试，并将所测得数据传回计算机，计算出每根光纤的衰减系数的变化值，并绘制衰减变化与时间关系函数曲线。
本发明中涉及的软件自动测试部分可采用图2所示的流程步骤：
1、自动测试开始，开启定时器进行倒计时；
2、判断是否计时到了所设置的间隔时间，如果是，则进入步骤3，否则进入步骤10；
3、转换波长步骤，设置变量m_pan＝0
4、判断变量m_pan的值，如果，
(1)m_pan＝0，将测试波长切换至1310nm，转步骤5；
(2)m_pan＝1，将测试波长切换至1550nm，转步骤5；
(3)m_pan＝2，m_pan清零，进入步骤10；
5、延时，将测试模式切换至dB/km衰减；
6、延时，开启光源，对曲线进行平均化；
7、延时，切换测试模式为LSA取值；
8、按照初始时所设定的光纤的位置交替移动光标A，B，并对每段光纤的衰减值进行测试，然后将数据传回计算机；
9、m_pan++，转步骤3；
10、程序等待，如果停止测试，则关闭定时器，m_pan清零，程序结束。

Claims (7)

1、一种光纤自动监测方法，其采用串接光纤程控测试法测试多根光纤在环境试验中光传输性能的变化，将窄脉冲注入被测光纤，然后在同一端检测光纤后向返回的散射光功率，其特征在于包括以下步骤：
1)将多根待测光纤串接；
2)将待测光纤的坐标值信息输入计算机；
3)计算机根据待测光纤的坐标值信息，控制光时域反射计每隔一段时间移动光标位置分别对每根光纤进行测试，并将所测得数据传回计算机，计算出每根光纤的衰减系数的变化值。
2、根据权利要求1所述的光纤自动监测方法，其特征在于：所述环境试验包括温度循环试验、温度冲击试验、高温寿命试验和耐湿试验。
3、据权利要求1或2所述的光纤自动监测方法，其特征在于：在计算出每根光纤的衰减系数的变化值步骤之后，还包括绘制衰减变化与时间关系函数曲线的步骤。
4、根据权利要求1或2所述的光纤自动监测方法，其特征在于：所述光时域反射计通过GPIB接口与计算机通信。
5、根据权利要求1或2所述的光纤自动监测方法，其特征在于：所述坐标值信息在等长情况下为第一根待测光纤起始位置信息和长度信息，在不等长情况下为每根的起始位置和终止位置信息。
6、根据权利要求1或2所述的光纤自动监测方法，其特征在于：所述多根待测光纤通过焊接的方式串接。
7、根据权利要求1或2所述的光纤自动监测方法，其特征在于：所述步骤3)中对每根光纤进行的测试步骤包括：
(1)自动测试开始，开启定时器进行倒计时；
(2)判断是否计时到了所设置的间隔时间，如果是，则进入步骤(3)，否则进入步骤(10)；
(3)转换波长步骤，设置变量m_pan＝0；
(4)判断变量m_pan的值，如果，
(a)m_pan＝0，将测试波长切换至1310m，转步骤(5)；
(b)m_pan＝1，将测试波长切换至1550nm，转步骤(5)；
(c)m_pan＝2，m_pan清零，进入步骤(10)；
(5)延时，将测试模式切换至dB/km衰减；
(6)延时，开启光源，对曲线进行平均化；
(7)延时，切换测试模式为LSA取值；
(8)按照初始时所设定的光纤的位置交替移动光标A，B，并对每段光纤的衰减值进行测试，然后将数据传回计算机；
(9)m_pan++，转步骤(3)；
(10)程序等待，如果停止测试，则关闭定时器，m_pan清零，程序结束。
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