DE19625490A1

DE19625490A1 - Testverfahren für optische Fasern

Info

Publication number: DE19625490A1
Application number: DE19625490A
Authority: DE
Inventors: Takao Minami
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 1995-06-30
Filing date: 1996-06-26
Publication date: 1997-01-02
Also published as: JP2914225B2; US5731869A; JPH0918428A

Description

Die Erfindung betrifft optische-Faser-Testverfahren, welche Verbindungsverlust und Orte von Verbindungen bezüglich optischer Fasern bestimmen.

Stand der Technik

Verschiedenste Verfahren werden eingesetzt um automatisch Orte (also Positionen) von Verbindungen von optischen Fasern sowie Orte von von Fehlern oder Fehlstellen von optischen Verbindungselementen oder optischen Verstärkern zu detektieren. Ein Verfahren ist z. B. durch die japanische Patentanmeldung 62-238138 mit dem Titel "Detektionsverfahren für Orte von Fehlern und Orte von offenen Enden von optischen Fasern" offenbart. Fig. 13 zeigt als Flußdiagramm ein Beispiel des bekannten, herkömmlichen Verfahrens.

Im ersten Schritt St1 des in Fig. 13 dargestellten Flußdiagramms werden zwei Punkte gesetzt mit Bezug zu einem spezifischen Betrachtungspunkt in einer OTDR-Kurve (oder einer Rückwurflicht- Kurve/Kurve für zurückgeworfenes Licht). Dabei dient der Betrachtungspunkt als ein Zentralpunkt, von welchem die beiden Punkte jeweils um ± Vτ/4. Dann wird eine Differenz zwischen den Punkten berechnet. Im nächsten Schritt St2 wird eine Entscheidung getroffen, ob sich die Differenz schnell in einer schrittweisen Art ändert.

Wenn der Schritt St2 entscheidet, daß die Differenz sich schnell ändert, fährt die Programmsteuerung mit Schritt St3 fort, wobei ein Fehlerort an einem Ort gesetzt wird, welcher von einem Ort "Zs" und Vτ/4 entfernt ist. Dabei ändert sich die Differenz schnell in einer schrittweisen Art am Ort Zs.

Wenn der Schritt St2 entscheidet, daß die Differenz sich nicht schnell ändert, fährt die Programmsteuerung mit dem Schritt St4 fort, wobei ein Ort "Zp" innerhalb eines Distanzintervalls bestimmt wird, dessen Differenzen größer als ein vorgegebener Wert sind. Die Differenz wirkt maximal oder minimal am Ort Zp innerhalb des Distanzintervalls. Im Schritt St5 wird ein Fehlerort an einem Ort gesetzt, welcher sich nahe einem vorhandenen Ende einer optischen Faser mit einer Entfernung von Vτ/4 verglichen mit dem Ort Zp befindet.

Das herkömmliche, in Fig. 13 dargestellte Verfahren kann folgendermaßen beschrieben werden:
Ein optische-Impulse-Tester wird verwendet, um einen Datenstring (oder sequenzielle Abfolge von Daten) mit Bezug zu einer optischen Faser zu messen. Eine Differenz wird zwischen Punkten in jedem der Distanzintervalle, welche willkürlich gesetzt werden, berechnet. Derart wird ein Differenzdaten-String berechnet, wobei ein Datenblock, dessen Daten größer als ein vorgegebener Wert sind, extrahiert oder herausgenommen wird. Dann wird ein Peak-Punkt (also ein insbesondere schmales Extremum) im Datenblock gesucht. Basierend auf dem Peak-Punkt ist es möglich, einen einzelnen Punkt anzunehmen, welcher einen Verbindungsort und/oder einen Fehlerort mit Bezug zu einer optischen Faser repräsentiert.

Es gibt eine Vielzahl von vom obigen Verfahren abweichende Verfahren. Ein Verfahren führt ein Differenzierverfahren anstatt des Differenzverfahrens durch; ein weiteres Verfahren differenziert Daten nach dem Differenzprozeß.

Die oben erwähnten Verfahren wurden dazu entwickelt, Verbindungen zu detektieren, ohne Rauschkomponenten in Kurven zu eliminieren. Damit können diese Verfahren präzise die Verbindungen mit Bezug auf Kurven detektieren, deren Rauschkomponenten relativ geringer sind.

Bei einer normalen Kurve besteht jedoch eine große Chance, daß ein Detektionsfehler aufgrund des Einflusses von Rauschen auftreten kann. Ferner können die oben erwähnten Verfahren nicht Verbindungen detektieren, wenn der Verbindungsverlust etwa äquivalent dem Fortpflanzungsverlust ist, welcher durch Verschlechterung der Kurve aufgrund von Hintergrundrauschen verursacht wird.

Ferner vergrößert sich Rauschen näherungsweise proportional zu einer Distanz, sogar wenn eine Kurve sich nicht grundlegend verändert. Aus diesem Grund könnten Verfahren, welche Daten unter Verwendung der gleichen Bedingungen verarbeiten nicht für optische-Faser-Testverfahren geeignet sein.

Überdies wird eine abgeleitete Kurve im Pegel groß in einem Bereich, in welchem Fresnel-Reflektion auftritt oder in einem Bereich, in welchem eine relativ große Menge von Rauschen auftritt. Somit ist es sogar bei dem Verfahren, welches das Differenzierungsverfahren durchführt, schwierig, das Verfahren unter Unterscheidung dieser Bereiche durchzuführen. Eine Folge hiervon ist, daß das Verfahren fehlerhafterweise Rauschen anstatt von Fresnel-Reflektion detektieren kann. Die OTDR-Kurve als ganzes hat einen bestimmten Gradienten. Somit ist es unklar, einen Referenzwert für das Verfahren, welches den Differenzprozeß verwendet, zu setzen.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein optische-Faser-Testverfahren zu schaffen, welches automatisch Orte oder Positionen von Verbindungen und Verbindungsverlusten bestimmen kann, welche zwischen einem nahen Ende und einem terminalen, (also endseitigen oder abschließenden) Ende einer optischen Faser gesucht werden, wobei automatisch optimale Detektionsbedingungen gesetzt werden.

Gemäß einem erfindungsgemäßen optischen Faser-Testverfahren werden Lichtimpulse einer zu messenden optischen Faser zugeführt, so daß Rückwurflicht, welches aus Rückstreuungs-Licht und Fresnel-Reflexions-Licht besteht, aus der zu messenden optischen Faser als Output austritt. Eine das zurückgeworfene Licht repräsentierende Kurve wird verwendet, um die zu messende optische Faser zu testen. Dabei wird ein Detektionsbereich der zur Detektion von Verbindungen verwendeten Kurve durch einen Anfangspunkt und einen Endpunkt definiert, welche jeweils zu einem nahen Ende und einem abschließenden (oder fernen oder als Anschluß ausgebildeten) Ende der zu messenden optischen Faser korrespondieren. Der Detektionsbereich der Kurve wird in mehrere Bereiche in Verbindung mit oder sich beziehend auf Fresnel-Reflektions-Raum unterteilt. Dann wird wenigstens ein Rausch-Index und eine Konstante für jeden Bereich berechnet; und eine HOUGH-Umwandlung wird mit jedem Bereich der Kurve durchgeführt. Zusätzlich wird ein Zentralwert-Filterverfahren durchgeführt mit Bezug auf jeden Bereich der Kurve unter Verwendung der Konstante zur Schaffung einer gefilterten Kurve durchgeführt. Ferner wird ein Mitteldifferenz-Verfahren mit der gefilterten Kurve durchgeführt, um eine Mitteldifferenz-Kurve zu schaffen.

Als nächstes wird ein Ort einer temporären Verbindung an einem spezifischen Ort der Mitteldifferenz-Kurve bestimmt, dessen Pegel einen vorgegebenen Bereich überschreitet. Näherungskurven, insbesondere Näherungsgeraden, werden mit Bezug auf einen linksseitigen Bereich und einen rechtseitigen Bereich der temporären Verbindung an der Mitteldifferenz-Kurve berechnet. Somit wird ein Verbindungsverlust für die temporäre Verbindung basierend auf den Näherungskurven berechnet. Dann wird basierend auf dem Verbindungsverlust eine Entscheidung dahingehend getroffen, ob oder ob nicht die temporäre Verbindung eine wirkliche, reale Verbindung anzeigt oder darstellt.

Damit wird das Testen an der zu messenden optischen Faser von ihrem nahen Ende zu ihrem abschließendem Ende durchgeführt, so daß Orte von Verbindungen und Verbindungsverlusten automatisch mit einer hohen Genauigkeit detektiert werden.

Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung verdeutlichen sich durch die nachfolgende Beschreibung anhand der zugehörigen, beiliegenden Zeichnung. Dabei zeigt:

Fig. 1 als Blockschaltbild den Aufbau eines optische-Faser-Testgeräts, welches zur Durchführung eines optische-Faser-Test verfahrens gemäß der Erfindung ausgebildet ist,

Fig. 2A als grafische Darstellung ein Beispiel einer OTDR-Kurve in Verbindung mit einer optischen-Meß-Faser, also zum Messen einer optischen Faser,

Fig. 2B ein Beispiel eines Lichtimpulses, der in die zu vermessende optische Faser als Input einzugeben ist,

Fig. 3 als Flußdiagramm Prozeduren für ein optische-Faser-Testverfahren gemäß einer Ausführung der Erfindung,

Fig. 4A als grafische Darstellung einer Kurve, die in einem RAM (= random access memory = beschreibbarer und lesbarer Speicher) in Fig. 1 gespeichert ist,

Fig. 4B einen ausgewählten Teil einer Kurve, welche durch zweimaliges Durchführen des Mittelungs-Differen zierungs-Verfahrens an der in Fig. 4A gezeigten Kurve erhalten wird,

Fig. 5 als Grafik ein Beispiel einer im RAM gespeicherten Kurve,

Fig. 6 ein Beispiel der Beziehung zwischen den Konstanten NF, NB und KB, in Verbindung mit einem Rauschindex NS,

Fig. 7A als Graf eine originale Kurve,

Fig. 7B als Graf eine Kurve, welche durch Durchführen einer HOUGH-Konversion/Umwandlung an der ursprünglichen Kurve gemäß Fig. 7A erhältlich ist,

Fig. 8 als Graf eine gefilterte Kurve, welche durch Durchführen eines Zentralwert-Filterverfahrens an der in Fig. 7B gezeigten Kurve erhältlich ist,

Fig. 9A, B, C ausgewählte Teile von Kurven, welche verwendet werden, um ein Vorverfahren vor der Ausführung eines Mittel- Differenz-Verfahrens mit Bezug auf eine Grenze von Bereichen einer Kurve verwendet werden, zu erläutern,

Fig. 10 als Grafik eine Mitteldifferenz-Kurve, welche durch Durchführen eines Mitteldifferenz-Verfahrens an der gefilterten Kurve von Fig. 8 erhältlich ist,

Fig. 11 einen ausgewählten Teil der in Fig. 10 gezeigten Kurve, welche verwendet wird, um ein Verfahren der Bestimmung einer temporären Verbindung zu erläutern,

Fig. 12 einen ausgewählten Bereich einer Kurve, welcher verwendet wird, um ein Berechnungsverfahren zur Berechnung von Verbindungsverlust mit Bezug auf eine temporäre Verbindung zu erläutern und

Fig. 13 als Flußdiagramm das bekannte, herkömmliche optische-Faser-Testverfahren.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform (A) Aufbau des optische-Faser-Testgeräts

Fig. 1 zeigt als Blockdiagramm den Aufbau eines optische-Faser-Testgeräts, welches ein erfindungsgemäßes optische-Faser-Testverfahren ausführen kann. Bei der im folgenden für mehrere Einzelteile verwendeten Bezeichnung . . . Einheit müssen diese Einzelteile nicht notwendigerweise als Einheit aufgebaut sein oder aus nur einem Element bestehen. Sie können jedoch auch als Einheit aufgebaut sein. In Fig. 1 umfaßt eine Lichtquelleneinheit eine Laserdiode zur Abstrahlung von Lichtimpulsen, welche einer zu vermessenden optischen Faser 12 oder optischen Meßfaser 12 durch einen Richtungskoppler 11 zugeführt werden.

In Fig. 1 bezeichnen durchgehende Linien die Übertragung von analogen Signalen, doppelte Linien die Übertragung von Licht und gestrichelte Linien die Übertragung von Steuerungssignalen oder digitalen Signalen.

Der Richtungskoppler 11 (oder Richtungsverbinder 11) liefert die Lichtimpulse zur zu vermessenden optische Faser 12. Überdies empfängt der Richtungskoppler 11 Rückwurflicht von der optischen zu vermessenden Faser 12, um es so zu einer Lichtempfangseinheit 6 zu übertragen. Dabei repräsentiert oder enthält das Rückwurflicht zurückgestreutes Licht und Fresnel-reflektiertes Licht, wie weiter unten erläutert wird.

Die Lichtempfangseinheit 6 umfaßt eine Fotodiode zum Empfangen von Rückwurflicht, welches von der zu vermessenden optischen Faser 12 abgegeben wird und dorthin durch den Richtungskoppler 11 übertragen wird. Damit wandelt die Lichtempfangseinheit 6 das Rückwurflicht in elektrische Signale.

Eine Digitalwandlereinheit 7 führt eine Verstärkung und digitale Umwandlung der elektrischen Signale durch, welche dorthin von der Lichtempfangseinheit 6 zugeführt werden. Derart erzeugt die digitale Wandlereinheit 7 Kurvenformdaten.

Eine Kurvenbearbeitungseinheit 8 führt ein Mittelungsverfahren und eine logarithmische Umwandlung der Kurvendaten durch, welche von der digitalen Wandlereinheit 7 erzeugt werden.

Eine Zentralprozessoreinheit (also CPU) 2 steuert die Lichtquelleneinheit 1, die Lichtempfangseinheit 6, die Digitalwandiereinheit 7 und die Kurvenbearbeitungseinheit 8.

Ein random-access memory (also ein RAM = beschreibbarer, löschbarer und wiederbeschreibbarer Speicher) 3 speichert die Kurvendaten, welche durch die Kurvenbearbeitungseinheit 8 erzeugt worden sind.

Ein read-only memory 4 (ROM) = nur lesbarer Speicher) speichert Prozeduren oder Teilprogramme von Verfahren, welche von verschiedenen Teilen des optische-Faser-Testgeräts in Fig. 1 ausgeführt werden.

Eine visuelle oder optische Anzeigeeinheit 9 ist mit einer Kathoden-Strahlröhre (= cathode-ray-tube = CRT) ausgebildet, um die bearbeiteten Kurvendaten sowie die Orte von Fresnelreflektion und Verbindungsverlust von Verbindungen der zu messenden optischen Faser 12 optisch darzustellen. Der Inhalt der optisch auf einem Bildschirm der visuellen Anzeigeeinheit 9 dargestellten Informationen wird in Listenform dargestellt.

Eine externe Speichereinrichtung 5 ist als Floppy-Disk-Laufwerk ausgebildet, um die erforderlichen Kurvendaten zu speichern.

Ein Tastenpanel (oder Tasteneingabeeinheit) 10 ist mit mehreren Tasten ausgebildet und an der Frontseite eines Hauptkörpers des optische-Faser-Testgeräts angeordnet.

Durch Drücken der Tasten des Tastenpanels 10 jeweils im Zusammenhang mit einer Arbeitsprozedur für eine Arbeit ist es möglich, den Inhalt der Arbeit repräsentierende Meßbedingungen als Input einzugeben. Als Arbeit sind beispielsweise vorgesehen die AN/AUS-Betätigung der Lichtquelleneinheit 1, auto-splice-manipulation (also automatische Messung eines Ortes von Fresnel-Reflektion von einer Kurve oder von einer Verbindung der zu messenden optischen Faser 12) und Speicheroperationen zum Abspeichern von Meßergebnissen in der externen Speichereinheit 5.

(B) Prozeduren der Verfahren

Unter Ansteuerung der CPU 2 werden eine OTDR-Kurve repräsentierende Daten von der Kurvenbearbeitungseinheit 8 bearbeitet und dann im RAM 3 abgespeichert. Fig. 2A zeigt eine Kurve 13, welche im RAM 3 gespeichert ist. In Fig. 2A ist die Kurve 13 als mit einem Bild der zu vermessenden optischen Faser 12 welche eine Verbindung 12a aufweist verbunden dargestellt.

Als nächstes steuert die CPU 2 die Lichtquelleneinheit 1 zum Abstrahlen eines Lichtimpulses. Der Lichtimpuls wird einem vorhandenen Ende der zu vermessenden optischen Faser 12 durch den Richtungskoppler 11 zugeführt. Dies verursacht das Auftreten zurückgestreuten Lichts und Fresnel-reflektierten Lichts in der zu vermessenden optischen Faser 12. Ein durch das zurückgestreute Licht und Fresnel-reflektierte Licht konfigurierte OTDR wird von der Lichtempfangseinheit 6 empfangen, wobei es in elektrische Signale umgewandelt wird.

Die Verbindung 12a ist an einem ausgewählten Ort der in Fig. 2A gezeigten, zu messenden optischen Faser durch Anschweißen ausgebildet. Die Kurve 13 ist visuell, also optisch, auf dem Bildschirm der visuellen Anzeigeeinheit 9 dargestellt.

In einer in Fig. 2A gezeigten Kurve repräsentiert eine vertikale Achse einen Pegel von Empfangslicht einer Antwortkurve in einer Einheit von Dezibel (dB); eine horizontale Achse repräsentiert eine Distanz (also eine Länge oder einen Abschnitt der zu vermessenden optischen Faser 12). Die Distanz wird basierend auf der vergangenen Zeit der Antwortkurve berechnet.

Die vorliegende Erfindung behandelt die OTDR-Kurvendaten in Form von Koordinaten {i,y,(i)}. Dabei bezeichnet "i" eine Punktzahl, welche zu einer Ausbreitungsdistanz des Antwortlichts korrespondiert. Als Antwortkurvendaten y(i) sind y(1), y(2), . . . y(20 000) vorgesehen, wobei die Zahlen in Klammern Punktzahlen repräsentieren. Somit repräsentiert das Antwortkurven-Datum y(i) einen Empfangslichtpegel, welcher zu der Punktzahl i korrespondiert in Einheit von Dezibel.

Dabei ist ein Punkt i definiert als ein Punkt des Abstandes x(i), welcher von einem vorhandenen Punkt der zu vermessenden optischen Faser 12 gemessen wird. Dabei wird x(i) berechnet durch die folgende Gleichung:

x(i) = i _* BK (1)

In der Gleichung (1) repräsentiert "BK" die Distanzauflösung (also Abstandsauflösung) des Antwortlichts in seiner Ausbreitungsrichtung; deshalb ist BK gleich einer Distanz zwischen Punkten.

Überdies wird eine Beziehung zwischen einer Ausbreitungszeit "t" und einer Ausbreitungsdistanz "l", welches sich auf Antwortlicht in einer OTDR-Kurve beziehen durch die folgende Gleichung (2) repräsentiert:

t = 2 _* l/v = 2 _* 1 _* n/c (2)

In der Gleichung (2) repräsentiert "v" eine Geschwindigkeit von Licht in der zu vermessenden optischen Faser 12, "n" einen Refraktions-Index und "c" eine Geschwindigkeit von Licht im Vakuum.

Fig. 2B zeigt eine Kurve eines Lichtimpulses, welcher durch die Lichtquelleneinheit 1 abgestrahlt wird. Dabei repräsentiert "WP" eine Pulsbreite des Lichtimpulses.

Zur Durchführung der Messung an der Verbindung 12a mit hoher Präzision sollte die Pulsweite WP des Lichtimpulses verschmälert werden. Wenn jedoch die Pulsweite WP verschmälert wird, sollte eine OTDR-Kurve gedämpft werden, so daß eine Meßpräzision verringert wird.

Somit bestimmt die vorliegende Ausführungsform eine optimale Pulsbreite im voraus, durch welche die höchste Meßgenauigkeit erreicht werden kann.

Die in Fig. 2a dargestellte Kurve 13 fällt mit einem bestimmten Gradienten vom vorhandenen Punkt (oder Inziden-Punkt) der zu vermessenden optischen Faser 12. ein Neigungsgradient ändert sich an der Verbindung 12a. Dann ändert sich der Neigungsgradient wieder auf den ursprünglichen Neigungsgradienten, wenn die Antwortkurve um eine bestimmte Distanz von der Verbindung 12a fortschreitet. "NP" repräsentiert eine Anzahl von Punkten innerhalb eines Distanzintervalls, in welchem der Neigungsgradient vom ursprünglichen Neigungsgradienten abweicht.

In der vorliegenden Ausführungsform wird die Pulsweite WP des Lichtimpulses auf die Ausbreitungszeit t der Antwortkurve gesetzt, während die Anzahl der Punkte NP, welche zu einem Distanzintervall gehören, welches zu der Verbindung 12a der zu vermessenden optischen Faser 12 korrespondiert als Ausbreitungsdistanz l verwendet wird. Derart wird die oben erwähnte Gleichung (2) umgeschrieben als eine Gleichung (3), welche die Berechnung der Pulsweite WP folgendermaßen ermöglicht:

WP = 2 _* BK _* NP _* n/c (3)

Durch weiteres Umwandeln der Gleichung (3) mit Bezug auf die Punktzahl NP kann die folgende Gleichung (4) erhalten werden:

NP = WP _* c/(2 _* n _* BK) (4)

Ein bestimmter Satz nummerischer Werte kann für in Gleichung (4) verwendete Konstanten und Variablen gesetzt werden, wobei beispielsweise die Pulsweite WP auf 1000 ns gesetzt wird, die Lichtgeschwindigkeit c auf 3 _* 10⁸ m/s gesetzt wird, ein Mittelwert für den Refraktionsindex n auf 1,46 gesetzt wird und die Distanzauflösung BK auf 4 m gesetzt wird (was anzeigt, daß ein Datum zu einer Distanz von 4 m korrespondiert). In diesem Falle ergibt sich das Ergebnis der Berechnung nach Gleichung (4) als "NP = 25,7". Natürlich sollten jedoch die Punktzahlen NP Integer-Zahlen (also ganze Zahlen) sein. Deshalb wird obiges Ergebnis derart interpretiert, daß die Anzahl NP der Punkte 26 ist. (Es kann also z. B. gerundet werden.)

Allgemein koinzidiert ein zur zu vermessenden optischen Faser 12 eingegebener Lichtimpuls nicht perfekt mit einer idealen rechteckigen Kurve, wie sie in Fig. 2B gezeigt ist. Überdies sollte, wenn ein Lichtimpuls sich durch die zu vermessende optische Faser 12 ausbreitet, eine Impulsweite des Lichtimpulses aufgrund des Wellenlängendispersions-Phänomens verbreitet werden. Somit wird, wenn die Pulsweite des Lichtimpulses relativ schmal ist, in vielen Fällen das Resultat der Berechnung der Gleichung (4) nicht mit einer tatsächlichen Pulsweite koinzidieren.

Dies bedeutet, daß wenn ein Ort einer Verbindung näher an ein terminales oder abschließendes Ende der zu vermessenden optischen Faser 12 heranrückt, eine Zahl von Punkten NP groß wird.

Basierend auf den oben beschriebenen Gründen verwendet die vorliegende Ausführung der Erfindung die Gleichung (4), um die Anzahl der Punkte NP zu berechnen, wenn NP < = 16 ist; jedoch verwendet die vorliegende Ausführungsform einen numerischen Wert von 15 für die Anzahl von Punkten, solange NP < = 15 ist.

Fig. 3 ist ein Flußdiagramm, welches verwendet wird, um ein optische-Faser-Testverfahren gemäß einer Ausführung der Erfindung zu erläutern. Die in Fig. 3 dargestellten Verfahren werden von der CPU 2 basierend auf den im ROM 4 gespeicherten Steuerungsprogrammen ausgeführt. Wenn die CPU 2 ein 10-detektions-Startkommando vom Tastenpanel 10 erhält, welches von einem menschlichen Operator (also einer menschlichen, das Gerät bedienenden Person) betätigt wird, liest die CPU 2 die Steuerungsprogramme des ROM 4 aus, um die Ausführung der Verfahren in Fig. 3 zu starten.

CPU 2 verwendet einen zu einer bestimmten Anzahl von Punkten, welche durch "10 × NP" repräsentiert wird, korrespondierenden Datenbereich. Im Schritt "ST1" bezeichnet die CPU 2 einen Start "STA" innerhalb eines obigen Datenbereichs.

Die Fig. 4A und 4B werden verwendet, um eine Verfahren der Bezeichnung des Startpunktes STA zu erläutern. Hierbei zeigt Fig. 4A ein Beispiel der im RAM 3 gespeicherten Kurve 13. Im Schritt Sa1 führt die CPU 2 eine Differenzierungs-Berechnung mit der Kurve 13 gemäß folgender Gleichung (5) aus:

Die Berechnungen werden gemäß der obigen Gleichung (5) durchgeführt wobei eine natürliche Zahl, welche innerhalb der natürlichen Zahlen am nähesten an "NP/3" ist, auf "N" gesetzt ist und ein Wert von "k" wird sequenziell um eins erhöht von "N" bis "10 _* NP".

Insbesondere wird eine Mittel-Differenzierungs-Berechnung mit der Kurve 13 zweimal durchgeführt. Damit ist es möglich, eine in Fig. 4B gezeigte Kurve 13a zu erhalten. Der Startpunkt STA wird auf einen Punkt gesetzt, an welchem der Pegel der Kurve 13a weniger als 0,1 dB wird.

Wie Fig. 4a zeigt auch Fig. 5 ein Beispiel der Kurven 13, welche im RAM 3 gespeichert ist. Verglichen mit der in Fig. 4A gezeigten Kurve wird die Kurve in Fig. 5 über einen längeren Zeitbereich gezeigt. Ein Fresnel-Reflektionsraum wird jeweils durch ein Paar von Punkten PKSu(1) und PKSd(1), ein Paar von Punkten PKSu(2) und PKSd(2), . . . repräsentiert. "ND" bezeichnet einen Endpunkt der Kurve 13.

Die CPU 2 verwendet einen bestimmten Bereich der Kurve 13, welcher zwischen dem Startpunkt STA und dem Endpunkt ND existiert, aber welcher den Fresnel-Reflektions-Raum ausspart, als Verbindungs-Detektions-Bereich. Die Kurve 13 kann einige Bereiche enthalten, welche viel Rauschen enthalten und andere Bereiche, welche weniger Rauschen enthalten. Damit besteht, wenn die Detektion mit allen Verbindungs-Detektions-Bereichen der Kurve 13 unter gleichen Bedingungen durchgeführt wird, eine große Chance, daß Detektionsfehler auftreten.

Deshalb wird der Verbindungs-Detektions-Bereich, welcher relativ breit ist, im Schritt Sa2 in mehrere Bereiche unterteilt. In diesem Schritt Sa2 wird beispielsweise der Verbindungsbereich in einige Bereiche unterteilt, wenn der Verbindungs-Detetkions-Bereich einen bestimmten Bereich überschreitet, welcher zu 3000 Punkten korrespondiert. Dann wird jedem Bereich eine Seriennummer zugeordnet.

Im Falle der Kurve 13 in Fig. 5 existieren drei Verbindungs-Detektions-Bereiche gemäß folgenden Angaben:

Bereich 1: STA - PKSu(1) wobei "Bereich 1" zwischen einem Punkt 50 und einem Punkt 4800 existiert und wobei ein Intervall hiervon 4750 Punkte sind,
Bereich 2: PKSd(1) - PKSu(2) wobei "Bereich 2" zwischen einem Punkt 4830 und einem Punkt 12 800 vorliegt, wobei ein Bereich hiervon 7970 Punkte sind,
Bereich 3: PKSd(2) - ND wobei "Bereich 3" zwischen einem Punkt 12830 und einem Punkt 18 320 vorliegt, wobei ein Intervall hiervon 5490 sind.

Beim oben Ausgeführten überschreitet jeder Bereich 3000 Punkte. Somit wird der Bereich 1 in zwei Bereiche unterteilt. Der Bereich 2 wird in drei Bereiche unterteilt. Der Bereich 3 wird in zwei Bereiche unterteilt. Damit hat jede der unterteilten Regionen eine bestimmte Breite, welche geringer als 3000 Punkte ist. In den Regionen enthaltene Daten werden folgendermaßen ausgedrückt:

Region 1: {i₁, y(i₁)} - {i₁ + N₁, y(i₁ + N₁)}
Region 1: {i₂, y(i₂)} - {i₂ + N₂, y(i₂ + N₂)}
. . . . . . . . .
Region 1: {i_m, y(i_m)} - {i_m + N_m) y(i_m + N_m)}

Als nächstes fährt die CPU 2 mit Schritt Sa3 fort, wobei die CPU 2 einen Rauschindex bezüglich jeder der im Schritt Sa2 unterteilten Regionen berechnet. Zum Beispiel wird für eine Region j folgendermaßen ein Rauschindex berechnet:

Region j: {i_j, y(i_j)} - {i_j + N_j, v(i_j + N_j)}

In obiger Gleichung (6) kann "k + 1" ersetzt werden durch "k + K", während "k + 2" ersetzt werden durch "k + 2 _* "K", wobei "K" eine willkürlich ausgewählte natürliche Zahl ist. Sogar bei einem derartigen Ersetzen bleibt das Ergebnis der Gleichung (6) dasselbe.

Basierend auf dem Rauschindex NS ist es möglich, Rauschkonstanten NF, NB und KB zu bestimmen. Dabei bezeichnet NF eine Anzahl von Daten innerhalb einer Region, welche einem Zentralwert-Filterungsprozeß unterworfen werden; NB bezeichnet eine Anzahl von Daten, welche eine Mittel-Abweichungsprozeß unterworfen werden; KB bezeichnet einen Schwellwert für die Detektion einer temporären Verbindung.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen den Konstanten NF, NB und KB mit Bezug auf den Rauschindex NS. Wie Fig. 6 zeigt, werden die Konstanten erhöht, wenn der Rauschindex NB größer wird, da das Eliminieren von Rauschen für einen Teil der Kurve, dessen Rauschindex relativ groß ist, intensiver gemacht werden soll.

Als nächstes fährt die CPU 2 mit dem Schritt Sa4 fort, in welchem eine HOUGH-Umwandlung ausgeführt wird. Dabei berechnet die CPU 2 eine HOUGH-Umwandlungswinkel basierend auf einer Näherungskurve, welche für die Kurve 13 mit Bezug zu jeder Region erzeugt wird. Die CPU 2 führt die HOUGH-Umwandlung mit allen Daten Y(i_j) für Y(t_j + N_j) gemäß folgender Gleichung durch:

z(k) = y(k) + (k-i_j) ^* a_j (7)

In obiger Gleichung (7) bezeichnet einen Gradienten einer für die Region j berechneten Näherungskurve, insbesondere Näherungsgerade.

Fig. 7A zeigt ein Beispiel einer ursprünglichen Kurve 13a, während Fig. 7B ein Beispiel einer Kurve 13b nach der HOUGH-Umwandlung zeigt.

Als nächstes fährt die CPU 2 mit Schritt Sa5 fort, um die Konstante NF zu bestimmen, welche eine Anzahl von Daten bezeichnet, die dem Zentralwert-Filterungsverfahren unterworfen werden. Wenn der Rauschindex NS beispielsweise auf 0,15 _* 10^-2 gesetzt wird, ist es möglich, "NF = 10" aus Fig. 6 abzulesen.

Überdies wandelt die CPU 2 Daten "z(k)" in "w(k)" durch das Zentralwert-Verfahren (Zentralwert- Prozedur) um. In diesem Falle wird ein Zentralwert, dessen Nummer "k" ist, gesetzt, um Daten daraus zu extrahieren; und 10 Daten werden jeweils aus einem linksseitigen Bereich und einem rechtsseitigen Bereich des Zentralwertes extrahiert. Damit werden insgesamt 21 Daten extrahiert, wenn dies ausgeführt wird.

Namentlich werden 21 Daten, welche zwischen dem Datum z(k-10) und dem Datum z(k+ 10) vorliegen, in einer Reihenfolge sortiert, welche mit dem kleinsten beginnt. Dann werden Daten, deren Nummer "11" ist, innerhalb der 21 sortierten Daten in w(k) umgewandelt.

Das obige Verfahren wird hinsichtlich aller Daten ausgeführt, deren Zahlen zwischen "i_j" und "i_j + N_j". Dies bedeutet, daß der Wert von k erst auf eine Zahl "i_j + 10" gesetzt wird, so daß das Verfahren durchgeführt wird. Dann wird das Verfahren mit Bezug auf einen anderen Wert von k wiederholt, welcher gesetzt wird, indem sequenziell die obige Zahl nach rechts verschoben wird. Dann wird das Verfahren wiederholt, bis der Wert von k "i_j + N_j - 10" erreicht. Jedoch sind 21 Daten nicht geeignet für das Verfahren, welches an beiden Enden der Bereiche ausgeführt wird, welche jeweils dargestellt sind durch "i_j bis i_j + 10" und "i_j + N_j bis i_j + N_j", jeweils. Damit wird eine Anzahl von zu bearbeitenden Daten für beide Enden der Regionen reduziert.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer gefilterten Kurve 13c, welche erhalten wird durch Ausführung des Zentral wert-Filterungsverfahrens an der Kurve 13b von Fig. 7B.

Als nächstes fährt die CPU 2 zum Schritt Sa6 fort, um ein Mittel- Differenz-Verfahren auszuführen (oder ein Mittel-Differenzierungs-Verfahren oder ein Mittel-Abweichungs-Verfahren) auszuführen mit dem Datum w(k), welches erhalten wird durch Ausführen des Schrittes Sa4 mit Bezug auf eine Region von "i_j bis i_j + N_j". Wenn der Rauschindex NS auf 0,15 × 10^-2 gesetzt wird, ist es beispielsweise möglich, "NB = 15" aus Fig. 6 zu lesen, wobei die Konstante NB eine Anzahl von dem Mittel-Differenz-Prozeß unterworfenen Daten bezeichnet. Dieser Wert des Mittel-Differenz-Verfahrens wird durch eine Nummer "DIF" bezeichnet, welche durch folgende Gleichung berechnet wird:

In der Gleichung (8) wird ein Wert von k sequenziell um 1 erhöht von i_j bis i_j + N_j, so daß das Mittel-Differenz-Verfahren unter Verwendung des Wertes von k durchgeführt wird. Für die Grenzen von 2 Regionen (s. Fig. 9A), welche nebeneinander angeordnet sind, verwendet eine Region Daten, welche zu einer anderen Region gehören, zusätzlich zu Daten hiervon für das Mittel-Differenz-Ver fahren.

Wenn eine Region eine Fresnel-Reflektions-Region ist, wird eine Kurve aus Fig. 9B bearbeitet, um eine Kurve gemäß Fig. 9C durch Erweitern der Daten w(k) zu einem konstanten Wert (wie durch Runden) zu schaffen.

Durch Ausführung des Mittel-Differenz-Verfahrens mit den gefilterten Kurven 13c von Fig. 8 ist es möglich, eine Mittel- Differenz-Kurve 13d in Fig. 10 zu erhalten. Hierbei wird eine Mittel-Differenz, welche näherungsweise 0 ist, von der Kurve von Fig. 10 in einem zwischen gestrichelten Linien befindlichen Detektionsbereich gelesen.

Hierbei bilden mittlere Differenzen einer Abfall- Schritt- Differenz oder Schritt- Differenz bei einem Abfall (z. B.: SP2) ein Minus-Muster (siehe P2 in Fig. 10), während mittlere Differenzen einer Anstiegs- Schritt-Differenz oder Schritt-Differenz bei einem Anstieg (z. B. SP1) ein Plus-Muster bilden (siehe P1 in Fig. 10).

Als nächstes fährt CPU 2 mit dem Schritt Sa7 fort, wobei Rauschen eliminiert wird aus der Mittel-Differenz-Kurve 13d von Fig. 10 nach dem Mittel-Differenz-Verfahren eliminiert wird, um eine Verbindung zu detektieren.

Hierbei liest die CPU 2 einen Detektions-Pegel (also den Schwellwert KB) aus Fig. 6 basierend auf dem Rauschindex NS. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Detektionspegel größer gemacht für die Region, welche relativ viel Rauschen enthält.

Wenn der Rauschindex NS auf 0,15 × 10^-2 gesetzt wird, ist es beispielsweise möglich, "KB = 0,04" (dB) aus Fig. 6 zu lesen. Basierend auf diesem Wert von KB werden die gestrichelten Linien gezogen, um jeweils in Fig. 10 "KB = 0,04 (dB)" und "KB = -0,04 (dB)" in Fig. 10 zu repräsentieren, so daß ein Bereich von KB zwischen den gestrichelten Linien gesetzt wird. Somit ist es möglich, Mustern der Kurve 13d (also eine Mittel-Differenz-Kurve DIF(k)) zu detektieren, welche vom obigen Bereich von KB abweichen.

Nun existiert eine minus-temporäre-Verbindung in einem Plus-Muster, während eine plus-temporäre-Verbindung in einem Minus-Muster existiert. Die temporären Verbindungen werden sequenziell numeriert und Daten hiervon werden im RAM 3 gespeichert.

In Fig. 10 sind mehrere Muster vorgesehen, die "KB +/- 0,04 (dB)" betreffen, speziell ein Plus-Muster P1 und drei Minus-Muster P2, P3 und P4. Diese Muster korrespondieren jeweils zu Mustern SP1, SP2, SP3 und SP4, welche in Fig. 7A, 7B und 8 gezeigt sind.

Ferner wird unter Verwendung eines Detektionswertes von "NB + NP/2" für eine Musterbreite eine Entscheidung getroffen, ob oder ob nicht das Muster zur Rauschkomponente korrespondiert. Wenn die Musterbreite schmäler ist als der obige Detektionswert, wird entschieden, daß das Muster zur Rauschkomponente korrespondiert; und folglich wird Elimination von Rauschen mit dem Muster durchgeführt.

Als nächstes detektiert die CPU2 einen Maximalwert und seinen Ort (also Punkt) in jedem der Muster der Mittel-Differenz-Kurve. Fig. 11 zeigt einen Teil der Mittel-Differenz-Kurve 13d, welche Orte anzeigt, welche als temporäre Verbindungen 14 bestimmt werden.

Die temporären Verbindungen werden mit 1, 2, 3 . . . , r, numeriert, so daß das Orte von temporären Verbindungen korrespondierend bezeichnet werden mit SP(1), SP(2), SP(3), . . . , SP(r).

Als nächstes fährt die CPU2 mit Schritt Sa8 fort, um einen Verbindungsverlust für jede temporäre Verbindung unter Verwendung der ursprünglichen/originalen Wellenform Daten y(k) zu berechnen. Fig. 12 zeigt einen gewählten Teil einer Kurve, welcher verwendet wird, um ein Berechnungsverfahren zu erläutern, zur Berechnung von Verbindungsverlust für die temporäre Verbindung SP(r), wobei die Kurve mit Bezug zur temporären Verbindung SP(r) in zwei Teile geteilt wird, welche als linksseitiger Teil und als rechtsseitiger Teil der Kurve bezeichnet werden.

Zuerst werden Näherungskurven, insbesondere Näherungsgeraden, jeweils für den linksseitigen Teil und für den rechtsseitigen Teil der Kurve berechnet.

Nun werden ein Anstiegspunkt und ein Abfallpunkt der Fresnel-Reflektion bezeichnet mit "PKSu" und PKSd", jeweils. Diese Punkte werden verwendet, um einen Bereich von Daten für die Bearbeitung mit Näherungslinien zu bestimmen. Für den linksseitigen Teil der Kurve wird eine Quadrat-Gesetz. Näherungslinie, repräsentiert durch "y = a₁x + b₁" unter Verwendung eines Bereichs von Daten berechnet wie folgt

(1) Erste Bedingung wo Fresnel-Reflektion zwischen SP(r) und SP(r-1) auftritt:
(a) Im Falle, daß SP(r) - PKSd < 300, wird ein Bereich von Daten gesetzt als [SP(r)-300, SP(r)].
(b) Im Falle, daß SP(r) - PKSd </= 300, wird ein Bereich von Daten gesetzt als [PKSd, SP(r)].
(2) Zweite Bedingung wo Fresnel-Reflektion nicht zwischen SP(r) und SP(r-1) auftritt:
(a) Im Falle von SP(r) - SP(r-1) < 300 + NP, wird ein Bereich von Daten gesetzt auf [SP(r)-300, SP(r)].
(b) Im Falle, daß SP(r) - SP(r-1) <= 300 + NP, wird ein Bereich von Daten gesetzt auf [SP(r-1) + NP, SP(r)].

Für den rechtsseitigen Bereich der Kurve wird eine Recht eck-Gesetz-Näherungslinie repräsentiert durch "y = a₂x + b₂" unter Verwendung des Datenbereichs folgendermaßen berechnet:

(1) Erste Bedingung wo Fresnel-Reflektion auftritt zwischen SP(r) und SP(r+1).
(a) Im Falle von PKSu-SP(r) - NP < 300, wird ein Bereich von Daten gesetzt als [SP(r) + NP, SP(r) + NP + 300].
(b) Im Falle von PKSu - SP(r) - NP <= 300, wird ein Bereich von Daten gesetzt als [SP(r) + NP, PKSu].
(2) Zweite Bedingung wo Fresnel-Reflektion nicht zwischen SP(r) und SP(r+1) auftritt:
(a) Im Falle von SP(r + 1) - SP(r) - NP<300, wird ein Bereich von Daten gesetzt auf [SP(r) + NP, SP(r) + NP + 300].
(b) Im Falle, daß SP(r) - SP(r-1)-NP <= 300, wird ein Bereich von Daten gesetzt auf [SP(r) + NP, SP(r+1].

Überdies berechnet die CPU2 Verbindungsverlust SL(r) bezüglich der Verbindung SP(r) folgendermaßen gemäß einer Gleichung:

SL(r) = a₁ _* SP(r) + b₁ - (a₂ _* SP(r) + b₂) (9)

Dann vergleicht die CPU2 das Resultat der Berechnung der Gleichung 9 mit dem oben erwähnten Wert von KB, um so eine Entscheidung zu treffen, ob oder ob nicht eine temporäre Verbindung eine wirkliche, reale Verbindung ist. Wenn hierbei SP(r) <= KB ist, entscheidet die CPU2, daß die temporäre Verbindung eine wirkliche, also reale Verbindung ist. Wenn SL(r) < KB ist, entscheidet die CPU2, daß die temporäre Verbindung zu Rauschen korrespondiert.

Zuletzt schafft die CPU2 Daten, welche Orte und Verbindungsverlust repräsentieren für alle Verbindungen, welche durch die oben erwähnten Verfahren berechnet wurden; dann werden im Schritt Sa9 die Daten im RAM3 gespeichert.

Die Daten, die automatisch durch die CPU2 erzeugt werden, werden In die externe Speichereinheit 5 in einem vorgegebenen Speicherformat entsprechend einer Betätigung des Tastenpanels 10 geschrieben.

Da diese Erfindung in verschiedenen Formen ausgeführt werden kann, ohne vom Gedanken der grundlegenden Eigenschaften hiervon abzuweichen, dient obiges Ausführungsbeispiel lediglich der Illustration und nicht der Beschränkung, da der Schutzbereich der Erfindung nur durch die beiliegenden Ansprüche begrenzt wird und nicht durch die ihnen vorangehende Beschreibung beschränkt, sondern nur erweitert wird, und alle Änderungen, die innerhalb der Anforderungen und Grenzen der Ansprüche befindlich sind oder äquivalent zu diesen Anforderungen und Grenzen sind, sollen deshalb durch die Ansprüche gedeckt sein.

Claims

1. Optische-Faser-Testverfahren, welches Lichtimpulse einer zu vermessenden optischen Faser zuführt, um Rückwurflicht zu erhalten, welches zurückgestreutes Licht und Fresnel-reflektiertes Licht umfaßt, welche von der zu vermessenden optischen Faser als Output ausgegeben werden, so daß das Testen der zu vermessenden optischen Faser basierend auf einer das Rückwurflicht repräsentierenden Kurve durchgeführt wird, wobei folgende Schritte vorgesehen sind:
Setzen eines Startpunkts für die Detektion einer Verbindung der zu vermessenden optischen Faser an einem spezifischen Ort der Kurve, welcher oder welche Rückwurflicht repräsentiert, welches von der zu vermessenden optischen Faser als Output ausgegeben wird, wobei der spezifische Ort zu einem nahen Ende der zu vermessenden optischen Faser korrespondiert;
Unterteilen eines Detektionsbereichs der Wellenform, definiert durch den Startpunkt und einen Endpunkt, in eine Vielzahl von Regionen in Verbindung mit Fresnel-Reflektions-Raum, wobei jede Region zur Detektion der Verbindung verwendet wird;
Berechnung wenigstens eines Rauschindexes und einer Konstante bezüglich jeder Region,
Ausführen einer HOUGH-Umwandlung für jede Region der Kurve,
Ausführen eines Zentralwert-Filterverfahrens unter Verwendung der Konstante mit Bezug auf jede Region der Kurve, um so eine gefilterte Kurve zu schaffen,
Durchführen eines Mittel-Differenz-Verfahren mit der gefilterten Kurve, um so eine Mittel-Differenz-Kurve zu schaffen,
Detektion eines Ortes der Mittel-Differenz-Kurve, dessen Pegel einen vorgegebenen Bereich überschreitet, als Ort temporärer Verbindung,
Berechnung von Näherungskurven, insbesondere Näherungsgeraden, mit Bezug auf einen linksseitigen Teil und einen rechtsseitigen Teil der temporären Verbindung an der Mittel-Differenz-Kurve,
Berechnung eines Verbindungsverlustes für die temporäre Verbindung basierend auf den Näherungskurven, und
Entscheidung, ob oder ob nicht die temporäre Verbindung eine wirkliche Verbindung darstellt auf der Basis von Verbindungsverlust.

2. Optische-Faser-Testverfahren nach Anspruch 1, wobei ein Differenzierungsverfahren zweimal mit der Kurve durchgeführt wird, so daß der Pegel der differenzierten Kurve niedriger wird als der vorgegebene Pegel an dem spezifischen Ort, welcher als Startpunkt gesetzt wird.

3. Optische-Faser-Testverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn eine Region eine Anzahl von Punkten enthält, welche größer als eine vorgegebene Anzahl von Punkten ist, die Region weiter in mehrere Regionen unterteilt wird.

4. Optische-Faser-Testverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jede der mehreren Regionen bestimmt wird durch Herausnehmen eines zu dem Fresnel-Reflektions-Raum korrespondierenden Teils aus der Kurve.

5. Optische-Faser-Testverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter Verwendung eines vorher bestimmten Schwellwertes oder Grenzwertes eine Entscheidung getroffen wird, ob die temporäre Verbindung eine reale Verbindung oder Rauschen darstellt.

6. Optische Faser-Testgerät, insbesondere zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches für ein optische-Faser-Testverfahren anwendbar ist, das das Testen einer zu messenden optischen Faser basierend auf Rückwurflicht ausführt welches zurückgestreutes Licht und Fresnel-reflektiertes Licht umfaßt, welche als Antwort auf Lichtimpulse erzeugt werden, die der zu vermessenden optischen Faser zugeführt werden, wobei das optische-Faser-Testgerät folgendes umfaßt:
eine erste Speichereinrichtung zum Speichern einer das Rückwurf- Licht repräsentierenden Kurve,
eine Kurvenbearbeitungseinrichtung zum Durchführen der Bearbeitung einer Kurve basierend auf der Kurve, so daß das Ergebnis der Kurvenbearbeitung in der ersten Speichereinrichtung speicherbar ist,
eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern eines Programms,
eine Anzeigeeinrichtung zum visuellen Anzeigen von Daten, welche den gespeicherten Inhalt der ersten Speichereinrichtung repräsentieren,
eine Steuereinrichtung zum Steuern der Kurvenbearbeitung basierend auf den in der zweiten Speichereinrichtung gespeicherten Programmen gemäß einer Eingabe oder Betätigung eines menschlichen Operators.

7. Optische Faser-Testgerät nach Anspruch 6, wobei der erste Speicher als RAM ausgebildet ist.

8. Optische-Faser-Testgerät nach Anspruch 6 oder 7, wobei die zweite Speichereinrichtung als ROM ausgebildet ist.