CN207263419U - 一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光缆故障检测技术领域，尤其为一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统，包括窄线宽激光器、DFB激光器、声光调节器(Ⅰ，Ⅱ)、复用器(Ⅰ，Ⅱ)、扰偏器，所述窄线宽激光器、DFB激光器分别通过耦合器(Ⅰ，Ⅱ)连接于声光调节器(Ⅰ，Ⅱ)，所述复用器Ⅰ通过光纤放大器连接于扰偏器，双平衡探测器，输入端连接于所述偏振控制器，输出端连接信号放大器，控制器，与声光调节器(Ⅰ，Ⅱ)、信号处理器和频谱分析仪控制连接。本实用新型，采用偏振控制器接收瑞利散射光脉冲信号，以消除干涉衰落的影响，降低了相干瑞噪声，从而使曲线变得平滑，减少了扰偏器的测量次数，消除了浪涌，提高了检测性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及光缆故障检测技术领域，具体为一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统。
背景技术
瑞利散射是入射光与介质中的微观粒子发生弹性碰撞引起的，散射光的频率与入射光的频率相同。一般采用光时域反射(OTDR)结构来实现被测量的空间定位。瑞利散射的原理是沿光纤传播的光在纤芯内各点都会有损耗，一部分光沿着与光纤传播方向成相反的方向散射，返回光源。利用分析光纤中后向散射光的方法测量因散射、吸收等原因产生的光纤传输损耗和各种结构缺陷引起的结构性损耗，通过显示损耗与光纤长度的关系来检测外界信号场分布于光纤上的扰动信息。由于瑞利散射属于本征损耗，因此可以作为应变场检测参量的信息载体，提供沿光路全程的单值连续检测信号。利用光时域反射(OTDR)原理来实现对光纤处的损耗，光纤故障点、断点的位置，以及空间分布的温度的测量。为了提高OTDR的动态范围，提出了基于相干检测的光时域反射仪，该技术利用相干检测的方法来探测瑞利散射信号，适合用长距离并且存在多个光纤放大器链路的损耗、故障点、接续点和断点等事件检测，现有技术中，探测光脉冲在EDFA中传输时引起的瞬态效应，从而导致光浪涌的现象，极大的降低了检测性能。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。所述基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统具有干涉衰落的影响小，极大消除了消除相干瑞噪声，从而使曲线变得平滑，减少了扰偏器的测量次数的特点。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统，包括窄线宽激光器、DFB激光器、声光调节器Ⅰ、声光调节器Ⅱ、复用器Ⅰ、复用器Ⅱ、扰偏器，所述窄线宽激光器通过耦合器Ⅰ连接于声光调节器Ⅰ、DFB激光器通过耦合器Ⅱ连接于声光调节器Ⅱ，该声光调节器Ⅰ、声光调节器Ⅱ与复用器Ⅰ连接，所述复用器Ⅰ通过光纤放大器连接于扰偏器，所述扰偏器通过耦合器Ⅲ连接待测光纤；
所述复用器Ⅱ输入端连接到耦合器Ⅰ、耦合器Ⅱ输出端，其输出端连接到偏振控制器；
耦合器Ⅲ输入端连接至所述偏振控制器；
双平衡探测器，输入端连接于所述偏振控制器，输出端连接信号放大器，该信号放大器依次通过带通滤波器、信号处理器与频谱分析仪连接；
控制器，与声光调节器Ⅰ、声光调节器Ⅱ、信号处理器和频谱分析仪控制连接。
优选的，所述窄线宽激光器为DFB、ECLD或光纤激光器。
优选的，所述偏振控制器包括PCⅠ、PCⅡ，其中，所述PCⅠ分别与复用器Ⅱ、PDⅠ连接，所述PCⅡ分别与耦合器Ⅲ、PDⅡ连接。
优选的，所述双平衡探测器包括PDⅠ和PDⅡ，其中，所述PDⅠ通过脉冲延时电路连接信号放大器。
优选的，所述脉冲延时电路为可调廷时线或两个单稳触发器级联。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：采用偏振控制器PCⅡ对瑞利散射光脉冲信号接收，以消除干涉衰落的影响，极大消除了相干瑞噪声，从而使曲线变得平滑，减少了扰偏器的测量次数，偏振控制器PCⅠ、PCⅡ使双平衡探测器的PDⅠ最大，PDⅡ最小，并通过信号放大器放大后由带通滤波器滤出所需外差中频信号，再经信号处理器完成对探测光信号功率的解调，并由频谱分析仪显示分析结果：这其中PDⅠ由于有脉冲延时电路，既导致其与PDⅡ所探测的输出信号分别由频谱分析仪显示分析结果，又可以得出所需中频信号分析的结果。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：
一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统，包括窄线宽激光器、DFB激光器、声光调节器Ⅰ、声光调节器Ⅱ、复用器Ⅰ、复用器Ⅱ、扰偏器，所述窄线宽激光器通过耦合器Ⅰ连接于声光调节器Ⅰ、DFB激光器通过耦合器Ⅱ连接于声光调节器Ⅱ，该声光调节器Ⅰ、声光调节器Ⅱ与复用器Ⅰ连接，所述复用器Ⅰ通过光纤放大器连接于扰偏器，所述扰偏器通过耦合器Ⅲ连接待测光纤；所述复用器Ⅱ输入端连接到耦合器Ⅰ、耦合器Ⅱ输出端，其输出端连接到偏振控制器；耦合器Ⅲ输入端连接至所述偏振控制器；双平衡探测器，输入端连接于所述偏振控制器，输出端连接信号放大器，该信号放大器依次通过带通滤波器、信号处理器与频谱分析仪连接；控制器，与声光调节器Ⅰ、声光调节器Ⅱ、信号处理器和频谱分析仪控制连接，所述窄线宽激光器为DFB、ECLD或光纤激光器，所述偏振控制器包括PCⅠ、PCⅡ，其中，所述PCⅠ分别与复用器Ⅱ、PDⅠ连接，所述PCⅡ分别与耦合器Ⅲ、PDⅡ连接，所述双平衡探测器包括PDⅠ和PD Ⅱ，其中，所述PDⅠ通过脉冲延时电路连接信号放大器，所述脉冲延时电路为可调廷时线或两个单稳触发器级联。
系统使用窄线宽激光器，采用DFB、ECLD或光纤激光器作探测光，探测光经声光调控器Ⅰ调制成光脉冲。由于声光调控器基于光栅衍射的原理工作，因此探测光脉冲同时将具有与驱动信号频率相同的频移。DFB激光器(一般线宽较宽)发出的光作为填充光，填充光也经声光调控器Ⅱ调制成与探测光脉冲互补的光脉冲，二者经复用器Ⅰ(也叫合波器)合成准连续光，再由(掺铒)光纤放大器放大，并经扰偏器扰偏后通过一3dB耦合器Ⅲ，分光比50/50，注入待测光纤，待测光纤中的背向瑞利散射信号经偏振控制器的PCⅡ送入双平衡探测器的PDⅡ，PDⅡ接收来自该待测光纤中的信号，同时与经耦合器Ⅰ，分光比90/10，分出的另一路信号以及DFB激光器通过耦合器Ⅱ，分光比90/10，另一路信号经复用器Ⅱ输出形成外差中频信号，送入到双平衡探测器的PDⅠ；外差中频信号经信号放大器将信号放大、带通滤波器的低通滤波、信号处理器以及频谱分析仪将模数转换、数字变频、数字信号处理得到探测曲线。
(掺铒)光纤放大器具有自动增益功能，工作与通断状态下的光信号会产生光浪涌现象。在无光器件，大量的铒离子处于激发态，在光脉冲开始时，(掺铒)光纤放大器增益突然增大且不稳定，从而不能正确地反映出(掺铒)光纤放大器的增益，于是使输出的光信号的功率出现起伏。利用一路与探测光脉冲互补的填充光，即利用使用窄线宽激光器用作探测光，DFB激光器用作填充光，使二者合成为准连续光，而其分别通过耦合器Ⅰ、Ⅱ分出的光信号用作参考光，二者外差产生中频信号由双平衡探测器接收，可以很好的消除光浪涌，提高了系统了检测性能。
使用窄线宽激光器发出的探测光线宽极窄(小于10KHz)，故它的相干性很好，这就使得探测光脉冲在被测光纤中各个瑞利散射单元内的光具有极强的相干性，从而使得瑞利散射信号的功率出现随机起伏，这就是相干瑞利噪声，相干瑞利噪声造成探测曲线的剧烈波动，利用采用偏振控制器PCⅡ对瑞利散射光脉冲信号接收，以消除干涉衰落的影响，极大消除了相干瑞噪声，减少了扰偏器的测量次数，同时减少了扰偏器对测量的曲线进行多次平均的次数，可以极大地消除相干瑞噪声，从而使曲线变得平滑。
双平衡探测器输出的中频信号功率通常很低，于是经低噪声放大后由带通滤波器滤出所需中频，滤出来的中频信号再经模数转换变为数字信号，接着由数字信号处理模块完成对探测光信号功率的解调，由频谱分析仪显示分析结果，这其中PDⅠ由于有脉冲延时电路，既导致其与PDⅡ所探测的输出信号分别由频谱分析仪显示分析结果，又可以得出所需中频信号分析的结果。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统，包括窄线宽激光器、DFB激光器、声光调节器Ⅰ、声光调节器Ⅱ、复用器Ⅰ、复用器Ⅱ、扰偏器，所述窄线宽激光器通过耦合器Ⅰ连接于声光调节器Ⅰ、DFB激光器通过耦合器Ⅱ连接于声光调节器Ⅱ，该声光调节器Ⅰ、声光调节器Ⅱ与复用器Ⅰ连接，所述复用器Ⅰ通过光纤放大器连接于扰偏器，所述扰偏器通过耦合器Ⅲ连接待测光纤；
其特征在于：所述复用器Ⅱ输入端连接到耦合器Ⅰ、耦合器Ⅱ输出端，其输出端连接到偏振控制器；
耦合器Ⅲ输入端连接至所述偏振控制器；
双平衡探测器，输入端连接于所述偏振控制器，输出端连接信号放大器，该信号放大器依次通过带通滤波器、信号处理器与频谱分析仪连接；
控制器，与声光调节器Ⅰ、声光调节器Ⅱ、信号处理器和频谱分析仪控制连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统，其特征在于：所述窄线宽激光器为DFB、ECLD或光纤激光器。
3.根据权利要求1所述的一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统，其特征在于：所述偏振控制器包括PCⅠ、PCⅡ，其中，所述PCⅠ分别与复用器Ⅱ、PDⅠ连接，所述PCⅡ分别与耦合器Ⅲ、PDⅡ连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统，其特征在于：所述双平衡探测器包括PDⅠ和PDⅡ，其中，所述PDⅠ通过脉冲延时电路连接信号放大器。
5.根据权利要求4所述的一种基于瑞利散射技术的光缆故障检测系统，其特征在于：所述脉冲延时电路为可调廷时线或两个单稳触发器级联。
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| CN110868251A (zh) * | 2019-09-10 | 2020-03-06 | 中国船舶重工集团公司第七一五研究所 | 一种水听器阵列光中继远程传输链路损耗监测装置 |
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2017
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