CN204886961U - 带otdr功能的光缆识别装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带OTDR功能的光缆识别装置，它的光源的光信号输出端连接第一耦合器的第一通信接口，光电探测器的光信号探测端连接第一耦合器的第二通信接口，第一耦合器的第三通信接口连接延时光纤环的一端，第一耦合器的第四通信接口连接第二耦合器的第一通信接口，延时光纤环的另一端连接光开关的第一通信接口，光开关的第二通信接口连接第二耦合器的第二通信接口，光开关的第三通信接口连接第二耦合器的第三通信接口，光开关的第四通信接口用于连接待测光纤。集光时域反射计光缆故障定位功能和光缆识别功能于一体，大大缩短用户对户外光缆的故障排查难度。

Description

带OTDR功能的光缆识别装置

技术领域

本实用新型涉及光纤传感、光学测量技术领域，具体涉及一种带OTDR功能的光缆识别装置。

背景技术

近年来，光纤通信的快速发展催生了光缆的大面积铺设，光缆传输已经逐步取代电缆传输成为现代通信网络最为重要的传输方式。运营商们把越来越多的光缆架设在人井、管道、架空等复杂环境中，另外，由于城市改建、线路抢修、搬迁机房等新情况不断涌现，因此现阶段的光缆监测技术及日常管理存在光缆检测量大，检测出故障光缆的时间长的技术问题。因此光缆线路一旦出现故障，在施工现场能够简单、快速、准确地找出目标光缆就显得越发重要。

目前光缆维护中，常用的测试技术主要包括光时域反射计法(OTDR)和基于Sagnac干涉的光缆识别法。

1、光时域反射计法(OTDR)

光时域反射仪(OpticalTimeDomainReflectometer，即OTDR)是利用光的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向光散射原理而制成的仪器，其被广泛应用于光缆线路的维护、施工之中，可进行光纤长度、传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。

OTDR的工作原理是将超短光脉冲注入到待测光纤内，由于光纤本身的性质，连接器、结合点、弯曲或其它类似的事件会产生散射或反射，通过测量背向瑞利散射光实现光纤故障的精确定位，利用触发源同时向脉冲激光器和光电二极管发出触发信号，当光脉冲注入待测光纤后，将在光纤中各个位置产生与该位置相关的瑞利散射光，因此通过检测光纤各位置产生的瑞利散射光返回光电探测器的时间不同，通过计算返回时间即可得到各点的准确位置，位置计算公式为：其中，c/n为光在光纤中的传播速度，Δt为从触发信号到探测到某位置散射光的时间差。

2、基于Sagnac干涉的光缆识别法

光缆识别仪，主要利用光的传感原理以及光的干涉原理，用来准确无误地寻找目标光缆，近端施工人员轻敲光缆，便可以声光等形式出现在远端，从而找出目标光缆，和传统的光缆识别方法相比，具有简单、快速、高效、经济、无损光缆电磁干扰等优点。

Sagnac干涉仪具有真正的零光程差，不存在干涉两臂不等引起的噪声，并且对相干光源要求较低，可使用宽带光源，非常适合于长距离声音扰动检测。具体原理如下：

在Sagnac环中某点处存在局部干扰，它将导致光纤中顺、逆时针的相位发生变化，这两束光先后到达耦合器处发生干涉，并携带了扰动的性质和位置信息。若延时光纤大于传感部分的两倍长度，则相位差近似为：

式中，τ为光通过延时光纤所需时间，χ为声源扰动产生的光程变化。我们可以分析Sagnac环干涉光强的频谱来定位扰动的位置。其基本原理为：局部扰动近似为一个白噪声，若对接收到的光源进行快速傅里叶变换(FFT)，将会得到一些分量为0的频率点，频率点会随着扰动位置的变化而变化，它们之间满足：

式中，N为整数，c为光速，L为光纤环的总长度，n为光纤的折射率，R是扰动点与最近的Sagnac环端点的距离。由此我们可以利用f_m推出R。

目前用于光缆维护测试的仪器大多只有单一的功能，如，光缆的故障断点检测用光时域反射计(OTDR)，光缆识别维护用光缆识别仪，但在实际光缆故障排除和维护中，需要对光缆进行多功能测试，如果携带不同的单独功能的测试仪表检测的话，体积庞大、操作复杂、携带极其不方便，不能满足现代光纤通信网络系统中对光缆维护的需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带OTDR功能的光缆识别装置，该装置集光时域反射计光缆故障定位功能和光缆识别功能于一体，大大缩短用户对户外光缆的故障排查难度，而且，集成度高、体积小，性价比高，适合便携式户外应用。

为解决上述技术问题，本实用新型公开的带OTDR功能的光缆识别装置，其特征在于：它包括光源、光电探测器、第一耦合器、延时光纤环、第二耦合器和光开关，其中，所述光源的光信号输出端连接第一耦合器的第一通信接口，光电探测器的光信号探测端连接第一耦合器的第二通信接口，第一耦合器的第三通信接口连接延时光纤环的一端，第一耦合器的第四通信接口连接第二耦合器的第一通信接口，延时光纤环的另一端连接光开关的第一通信接口，光开关的第二通信接口连接第二耦合器的第二通信接口，光开关的第三通信接口连接第二耦合器的第三通信接口，光开关的第四通信接口用于连接待测光纤。

本实用新型的工作过程为：1)切换光开关，将光开关的第一通信接口(A端)与第四通信接口(D端)直连，且第一通信接口(A端)连接延时光纤环，第四通信接口(D端)连接待测光纤，使光路处于光纤故障定位模式，此时，光源发出的激光经第一耦合器后，通过延时光纤环后在光开关的控制下，直接与待测光纤连接，经待测光纤反射后的信号原路依次通过光开关、延时光纤环，经第一耦合器后被光电探测器接收，通过电路分析(利用现有的光时域反射技术)，可探测待测光纤的总长度，并判断光纤是否有断点故障等信息；

2)切换光开关，将光开关的第一通信接口(A端)与第三通信接口(C端)连接，第二通信接口(B端)与第四通信接口(D端)连接，且第一通信接口(A端)连接延时光纤环，第四通信接口(D端)连接待测光纤，使光路处于光缆识别模式，此时，光源发出的激光经第一耦合器后，一路通过延时光纤环后从光开关的第一通信接口(A端)输入，输出光从光开关的第三通信接口(C端)输出后输入第二耦合器的第三通信接口，通过第二耦合器的第二通信接口后从光开关的第二通信接口(B端)输入，然后光从光开关的第四通信接口(D端)输出至待测光纤；光源发出的激光经第一耦合器后，另一路光直接经第二耦合器的第一通信接口输入，并通过第二耦合器后进入光开关的第二通信接口(B端)，且从光开关的第四通信接口(D端)输出至待测光纤；

由于操作人员在检修光纤组中不能确定光源端连接的光纤是光纤组中的哪一根，此时人工逐个敲击光纤，如果敲击到与光源端对应的光纤时，则携带敲击声音信息的光信号经待测光纤反射或散射后从光开关第四通信接口(D端)输入，经光开关的第二通信接口(B端)输出，经第二耦合器后，一路光信号经光开关的第三通信接口(C端)输入，经光开关的第一通信接口(A端)输出至延时光纤环后进入第一耦合器，并与另一路由第二耦合器的第一通信接口直接进入第一耦合器的光信号发生干涉，干涉信号经光电探测器接收，经电路处理并分析可识别光缆的敲击声音(利用Sagnac干涉效应，把敲击的声音信号转为光信号(Sagnac干涉效应)，光电探测器探测到光信号并转换成电信号，输出的电信号通过耳机等转换成声音信号)，对光纤组中的每根光纤重复进行以上操作即可将光纤组中的每根光纤的头端和检测端对应上，准确确定光纤两头的对应关系在光纤检修时具有重要的意义，能提高光纤的检修效率。

本实用新型的有益效果：

本实用新型设计的以上带OTDR功能的光缆识别装置，集光时域反射计光缆故障定位功能和光缆识别功能于一体，大大缩短用户对户外光缆的故障排查难度，而且，集成度高、体积小，性价比高，适合便携式户外应用。

附图说明

图1为本实用新型的实施例结构示意图；

其中，1—光源、2—光电探测器、3—第一耦合器、4—延时光纤环、5—第二耦合器、6—光开关、7—待测光纤。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

本实用新型的主要思想是针对现有市场上的光缆维护测试的仪器大多只有单一的功能，而在实际光缆故障排除和维护中，需要对光缆进行多功能测试，如果携带多个仅具有单独功能的测试仪表，则存在体积庞大、操作复杂、携带不方便的问题，不能满足现代光纤通信网络系统中对光缆维护的需求。本实用新型正是针对现有技术的这个缺点和不足，提出一种带OTDR功能的光缆识别装置，该装置将最常用的待测光纤的故障定位功能和光缆识别功能集成于一体，大大缩短用户对户外光缆的故障排查难度，而且，集成度高、体积小，适于户外便携式应用。

本实用新型的带OTDR功能的光缆识别装置的具体结构为：如图1所示，它包括光源1、光电探测器2、第一耦合器3、延时光纤环4、第二耦合器5和光开关6，其中，所述光源1的光信号输出端连接第一耦合器3的第一通信接口，光电探测器2的光信号探测端连接第一耦合器3的第二通信接口，第一耦合器3的第三通信接口连接延时光纤环4的一端，第一耦合器3的第四通信接口连接第二耦合器5的第一通信接口，延时光纤环4的另一端连接光开关6的第一通信接口，光开关6的第二通信接口连接第二耦合器5的第二通信接口，光开关6的第三通信接口连接第二耦合器5的第三通信接口，光开关6的第四通信接口用于连接待测光纤7。

上述技术方案中，所述光源1为内置隔离器的脉冲光源。内置隔离器是为了防止反射光对激光器造成干扰，提高光源的稳定度。

上述技术方案中，所述延时光纤环4的长度范围为50米～500米。上述延时光纤环4用于增加光程差，加强光的干涉效果。上述延时光纤环4长度的选择既能保证光的干涉效果，又能具有很好的性价比。

上述技术方案中，第一耦合器3为2x2耦合器，光开关6为2x2光开关，第二耦合器5为1x2耦合器。

上述技术方案中，所述光电探测器2为铟镓砷探测器(InGaAsPIN)或雪崩光电二极管(APD)。光电探测器2为光电转换器件，用于将光信号转变为电信号。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种带OTDR功能的光缆识别装置，其特征在于：它包括光源(1)、光电探测器(2)、第一耦合器(3)、延时光纤环(4)、第二耦合器(5)和光开关(6)，其中，所述光源(1)的光信号输出端连接第一耦合器(3)的第一通信接口，光电探测器(2)的光信号探测端连接第一耦合器(3)的第二通信接口，第一耦合器(3)的第三通信接口连接延时光纤环(4)的一端，第一耦合器(3)的第四通信接口连接第二耦合器(5)的第一通信接口，延时光纤环(4)的另一端连接光开关(6)的第一通信接口，光开关(6)的第二通信接口连接第二耦合器(5)的第二通信接口，光开关(6)的第三通信接口连接第二耦合器(5)的第三通信接口，光开关(6)的第四通信接口用于连接待测光纤(7)。

2.根据权利要求1所述的带OTDR功能的光缆识别装置，其特征在于：所述光源(1)为内置隔离器的脉冲光源。

3.根据权利要求1或2所述的带OTDR功能的光缆识别装置，其特征在于：所述延时光纤环(4)的长度范围为50米～500米。

4.根据权利要求1所述的带OTDR功能的光缆识别装置，其特征在于：所述光电探测器(2)为铟镓砷探测器或雪崩光电二极管。