CN203243328U - 一种光时域反射仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光时域反射仪，包括测量模块、主控模块；测量模块包括电连接的激光脉冲发射模块、回散信号接收模块和逻辑控制模块；逻辑控制模块包括FPGA逻辑控制器、时钟电路、高速同步存储器和累加器；激光脉冲发射模块包括脉冲产生电路和激光器，脉冲产生电路与FPGA逻辑控制器连接，在FPGA逻辑控制器的控制下，脉冲产生电路驱动激光器通过3dB耦合器向被测光纤发射光脉冲信号；回散信号接收模块与3dB耦合器、累加器连接，动态测量范围达到了38dB，测量事件盲区小于1米，衰减测量盲区小于5米，能够满足PON无源光网络环境下的大动态范围,短测量盲区的测试要求；设备的体积和重量都大大缩小，提高设备便携性，方便现场使用。

Description

一种光时域反射仪

背景技术

光时域反射仪是接收光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密光电仪表。通过对被测光纤发射激光脉冲，接收背向散射信号来得到光纤长度以及光纤衰减，光纤反射点的准确分布。广泛应用于光缆线路的施工，维护之中，可进行光纤长度测量、传输衰减测量、接头衰减测量和故障定位，以及线路维护。

光时域反射仪是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的仪表. 通过对被测光纤发射激光脉冲，接收后向散射信号，经过数据累加处理形成测量数据曲线，来判定光纤长度以及光纤反射点，衰减点分布。从而实现故障定位，施工验收。

随着网络通信的持续发展，现在光纤通信已经从广域网通信发展到接入网， 局域网，楼宇布线，以及PON无源光网络。 对光时域反射仪的盲区指标和动态范围有了新的要求。现有的光时域反射仪不能兼顾盲区指标和动态范围。

现有的光时域反射仪的脉冲宽度设置为1us以上时，动态范围才能达到20dB以上，该脉冲宽度对应的盲区在几百米以上，因此现有的光时域反射仪进行穿透32光分支器和64光分支器测试时，不能识别距离比较靠近的事件，也不能正确分辨光纤结束点。另外现有的光时域反射仪的体积庞大，结构复杂，测量繁琐，不利于现场人员使用。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是针对以上不足，提供一种盲区小、动态测量范围大的光时域反射仪。

为解决以上问题，本实用新型采用的技术方案如下：一种光时域反射仪，其特征在于：所述光时域反射仪包括电连接的测量模块、主控模块；

所述测量模块包括电连接的激光脉冲发射模块、回散信号接收模块和逻辑控制模块；

所述逻辑控制模块包括电连接的FPGA逻辑控制器、时钟电路、高速同步存储器和累加器；

所述激光脉冲发射模块包括脉冲产生电路和激光器，脉冲产生电路与FPGA逻辑控制器连接，在FPGA逻辑控制器的控制下，脉冲产生电路驱动激光器通过3dB耦合器向被测光纤发射光脉冲信号；

回散信号接收模块，与3dB耦合器、累加器连接，将光纤中的回散信号处理后输出至累加器。

一种优化方案，所述主控模块包括电连接的微处理器、存储器模块、人机界面模块和电源模块；

所述存储器模块包括电连接的程序存储器、动态存储器、FLASH文件存储器；

微处理器通过主控板接口与逻辑控制模块电连接。

另一种优化方案，所述回散信号接收模块包括电连接的APD雪崩光电管、低噪声放大器、高增益运算放大器、降噪整形电路和A/D转换器；

所述APD雪崩光电管还连接有偏置高压电路。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：动态测量范围达到了38dB，测量事件盲区小于1米，衰减测量盲区小于5米，能够满足PON无源光网络环境下的大动态范围,短测量盲区的测试要求。使用最新的集成电路，整个设备只用测量模块和主控模块组成，主控模块提供了系统的初级电源系统，设备的体积和重量都大大缩小，提高设备便携性，方便现场使用。本时域反射仪的测试功能设置，采取常用功能的一键操作，操控方便快捷。显示界面同时显示图形轨迹，测量条件，分析事件表，用户使用一目了然。

下面结合附图及实施例对本实用新型进行详细说明。

附图说明

附图1为本实用新型实施例中测量模块的结构框图；

 附图2为本实用新型实施例中主控模块的结构框图；

附图3为本实用新型实施例中信号接收模块的结构框图；

图中，

1-测量模块，2-主控模块，3-激光脉冲发射模块，4-回散信号接收模块，5-逻辑控制模块,6-FPGA逻辑控制器，7-时钟电路，8-高速同步存储器，9-累加器，10-脉冲产生电路，11-激光器，12-3dB耦合器，13-微处理器，14-存储器模块，15-人机界面模块，16-电源模块，17-程序存储器，18-动态存储器，19-FLASH文件存储器。

具体实施方式

实施例，如图1所示，一种光时域反射仪，包括电连接的测量模块1、主控模块2，测量模块1包括激光脉冲发射模块3、回散信号接收模块4和逻辑控制模块5；

逻辑控制模块5，包括FPGA逻辑控制器6、时钟电路7、高速同步存储器8和累加器9，控制发送激光脉冲，选择合适的放大器通道，对A/D转换器转换后的数据进行累加降噪；

激光脉冲发射模块3，包括脉冲产生电路10和激光器11，脉冲产生电路10与FPGA逻辑控制器6连接，在FPGA逻辑控制器6的控制下，脉冲产生电路10驱动激光器11通过3dB耦合器12向被测光纤发射光脉冲信号；

回散信号接收模块4，与3dB耦合器12、累加器9连接，将光纤中的回散信号处理后输出至累加器9。

如图2所示，主控模块2包括电连接的微处理器13、存储器模块14、人机界面模块15和电源模块16，存储器模块14包括程序存储器17、动态存储器18、 FLASH文件存储器19，程序存储器17用来存储程序，动态存储器18用来支持微处理器13的运行， FLASH文件存储器19用来保存测量数据文件，人机界面模块15包括液晶屏、键盘和USB通信接口；电源模块16，分别为数字电路和模拟电路提供低噪声稳定电源。

微处理器13通过主控板接口与逻辑控制模块5电连接，主控模块2和测量模块1通过主控板接口进行通信联系，主控模块2通过主控板接口为测量模块1供电，微处理器13通过USB接口与主机电脑交换数据，有电脑软件进行文件存档和编辑打印功能，人机界面模块15用于将用户的操作指令传输至微处理器13，微处理器13控制测量模块1的运行，然后把测量模块1测量数据进行数据处理后，在液晶屏显示，并把测量结果保存为文件格式。

如图3所示，回散信号接收模块4包括电连接的APD雪崩光电管、低噪声放大器、高增益运算放大器、降噪整形电路和A/D转换器，APD雪崩光电管还连接有偏置高压电路。

光纤中的回散信号经APD雪崩光电管转换为电信号，偏置高压电路为APD雪崩光电管提供偏置高压，能初步放大电信号信号增加动态范围，APD雪崩光电管转换的电信号，先经过低噪声放大器放大后，再进入高增益运算放大器放大，信号由降噪整形电路提高信噪比，最后信号进入A/D转换器进行模数转换，将模拟信号转换为数字信号，方便进行后续累加降噪处理。

应用时，先设置测量参数，包括激光脉冲、放大器通道、测量距离、测量时间及测量模块1测量参数。

FPGA逻辑控制器6在时钟电路7控制下，通过脉冲产生电路10，驱动大功率脉冲激光器11发射光脉冲，光纤中的回散信号，经3dB耦合器12耦合至APD雪崩光电管，带有偏置高压电路的APD雪崩光电管将光信号转换为电信号，再经过低噪声放大器、高增益运算放大器、降噪整形电路和A/D转换器，转换为数字信号，累加器在时钟的作用下，进行累积求和，存放在高速同步存储器8中。

主控模块2采集高速同步存储器8的数据，进行处理后，在液晶屏显示，用户可以检查中间测量结果，测量完成后微处理器13从高速同步存储器8中读取最终测量数据，进行转换分析并显示，并可以保存在FLASH文件存储器19中。

以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种光时域反射仪，其特征在于：所述光时域反射仪包括电连接的测量模块（1）、主控模块（2）；

所述测量模块（1）包括电连接的激光脉冲发射模块（3）、回散信号接收模块（4）和逻辑控制模块（5）；

所述逻辑控制模块（5）包括电连接的FPGA逻辑控制器（6）、时钟电路（7）、高速同步存储器（8）和累加器（9）；

所述激光脉冲发射模块（3）包括脉冲产生电路（10）和激光器（11），脉冲产生电路（10）与FPGA逻辑控制器（6）连接，在FPGA逻辑控制器（6）的控制下，脉冲产生电路（10）驱动激光器（11）通过3dB耦合器（12）向被测光纤发射光脉冲信号；

所述回散信号接收模块（4）与3dB耦合器（12）、累加器（9）连接，将光纤中的回散信号处理后输出至累加器（9）。

2.如权利要求1所述的一种光时域反射仪，其特征在于：所述主控模块（2）包括电连接的微处理器（13）、存储器模块（14）、人机界面模块（15）和电源模块（16）；

所述存储器模块（14）包括电连接的程序存储器（17）、动态存储器（18）、FLASH文件存储器（19）；

所述微处理器（13）通过主控板接口与逻辑控制模块（5）电连接。

3. 如权利要求1或2所述的一种光时域反射仪，其特征在于：所述回散信号接收模块（4）包括电连接的APD雪崩光电管、低噪声放大器、高增益运算放大器、降噪整形电路和A/D转换器；

所述APD雪崩光电管还连接有偏置高压电路。

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