JPS62179632A - 光フアイバ試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は光ファイバの障害点探索に用いる光ファイバ
試験装置に関する。

「従来技術」 光ファイバの王に障害点探索方法は大別して■光パルス
の反射時間を計測する方法と、■擬似ランダムパルスを
用いた方法とがある。

■の方法はダイナミックレンジの拡大と距離の分解能を
高めるためには光源の大出力化が不可欠であり、そこに
は限界がある。

これに対し■の擬似ランダムパルスを用いる方法は平均
放射エネルギを大きくできるため、比較的小容量の光源
で広いダイナミックレンジと高分解能が得られる可能性
がある。

第８図に従来提案されている擬似ランダムパルス法を用
いた光ラアイバ試験装置の構成を示す。

第８図（＝おし１て１′はレーザダイオードのような光
源を示す。この光＃１は擬似ランダムパルス発生器１１
から出力される擬似ランダムパルスＰＮ（第１０図Ａ参
照）に従って点滅する。光源１から出されたレーザ光２
は方向性結合器３を介して被試験光ファイバ４に入射さ
れる。

方向性結合器３の反射光取出端には受光器５が配置され
１反射光６を光−電気変換して電気信号ＰＩ（ｉｌｏ図
Ｂ参照）に変換し、この電気信号ＰＩを必要に応じて増
幅器７で増幅し相関回路８に供給する。

一方、相関回路８にはパルス列発生器１１から出力され
る擬似ランダムパルスＰＮを遅延回路１２を通じて与え
る。遅延回路１２は可変遅延回路とされ相関回路８に与
える擬似ランダムパルスＰＮの位相を変化させる。相関
回路８に与える擬似ランダムパルスＰＮの位相を遅延回
路１２＋二よって変化させると相関回路８から相関出力
が得られ。

表示器９に第９図に示すような表示が得られる。

この第９図に示す出力特性のピーク点Ｐ１は光ファイバ
４の入射端における反射を表わし、Ｐ２は障害点の反射
を表わす。よって反射点Ｐ２が得られるときの遅延回路
１２の遅延量τ、から反射信号ＰＩの遅延量を知ること
ができ、この遅延量τ、がら障害点Ｐ２までの距離を求
めることができる。

「発明が解決しようとする問題点」 ′；＄８図に示した構成において相関回路８は従来はア
ナログ回路によって構成されている。このために安定性
を維持することはむずかしい。また受光信号ＰＩは低レ
ベルの信号であるため第ＸＯ図Ｂに示すようにＳＮ比が
悪い。このため障害点Ｐ２を特定する部分の出力信号Ｖ
の尖鋭度が悪く、点Ｐ２の位置の標定をむずかしくして
いる。この結果障害点の標定精度が悪い欠点がある。

受光信号ＰＩのＳＮ比を改善するには受光信号系路に平
均化回路を設け、複数回の受光信号を相互に加算して平
均化することにより雑音成分を除去できることは知られ
ている。然し乍らアナログ回路によって平均化回路を構
成することはむずかしい。つまり１回目の受光信号を一
時記憶しておき、その記憶した受光信号を２回目の受光
信号に加算することを繰返さなければならないからであ
る。

アナログ信号をこのように記憶しておくことはむずかし
いため、従来は平均化回路を付設した例はない。

また従来は遅延回路１２を可変遅延回路とし。

この可変遅延回路１２によって擬似ランダムパルスＰＮ
を遅延させる構造を採るため遅延時間の読取分解能は遅
延回路１２の遅延時間の可変ピッチによって決まる。よ
って遅延回路１２の可変ピッチの幅を微少ピッチに選定
し、然もその可変ピッチの精度も高いものが要求される
。従って遅延回路１２の製造に手間が掛り、然も高価に
なる欠点を有する。

この発明の目的は受光信号を平均化処理した後に相関を
とる構成とし、これによりＳＮ比のよい受光信号を相関
回路（＝与えることができる光ファイバ試験装置を提供
しようとするものである。

「問題点を解決するための手段」 この発明では受光信号をＡＤ変換し、このＡＤ変換して
得られたディジタル信号によって平均化処理を行なうよ
うに構成し、その平均化処理を行なった信号を相関回路
に与え相関をとるように構成したものである。

このようにこの発明によれば受光信号を直ちにＡＤ変換
してディジタル信号（二変換するものであるから、比較
的簡単に平均化処理を行なうことができる。また平均化
処理の後の相関回路もディジタル回路によって構成でき
るため安定に動作する光ファイバ試験装置を提供できる
。

「実施例」 第１図にこの発明による光ファイバ試験装置の全体の構
成を示す。

第１図において１はレーザダイオードのような光源、２
はこの光源１から出射されたレーザ光。

３は方向性結合器、４は被試験光ファイバ、５は受光器
、６は反射光、７は増幅器、１１は擬似ランダムパルス
ＰＮを発生するランダムパルス発生器を示す点は従来の
説明と同じである。

この発明においては増幅器７の後段にＡＤ変換器１３を
設け、このＡＤ変換器１３によって受光信号なＡＤ変換
してディジタル信号に変換すると共に、そのディジタル
信号を平均化回路１４に供給し、平均化回路１４におい
て複数回にわたって入力される受光信号を累積加算して
雑音成分を除去する。つまり雑音成分はその位相に規則
性がないため１回目の信号と２回目の信号を加え合せる
と正負の雑音成分が互に相殺され減少する傾向が見られ
る。これに対し信号成分は毎回同じ傾向の波形として得
られるため、累積加算することにより信号成分だけは順
次増加する傾向を呈する。この結果複数回にわたって信
号を累積加算することによりＳＮ比を向上させることが
できる。

このようにして雑音成分を除去した信号は相関回路８に
与えられ、擬似ランダムパルス発生器１１から与えられ
る擬似ランダムパルスＰＮと相関をとる。

第２図及び第３図に平均化回路１４と相関回路８の具体
的な実施例を示す。

この例ではディジタル乗算器１５とその周辺に接続した
ＲＡＭ１８及び２１によって平均化回路１４と相関回路
８とを構成した場合を示す。つまリデイジタル乗算器１
５は例えば１６ビツトの入力端子Ｘと、３２ピツトの入
出力端子Ｙとを有し。

１６ビツトの入力端子Ｘの中の下位の８ピツトＸ１ｏに
データセレクタ１６か・らＡＤ変換器１４のＡＤ変換出
力か或は擬似ランダムパルス発生器１１から擬似ランダ
ムパルスＰＮを与える。

３２ピツトの入出力端子Ｙの中の下位１６ビツトの入出
力端子ＬＳＰにレジスタ１７とＲＡＭ、１８及び対数変
換器１９を接続する。

また３２ピツトの入出力端子Ｙの上位１６ビツトの入出
力端子ＭＳＰにはＲＡＭ２１と対数変換器１９を接続す
る。２２はＲＡＭ１８と２１にアドレス信号を与えるア
ドレスカウンタを示す。また２３は擬似ランダムパルス
発生器１１を駆動するアドレスカウンタを示す。つまり
擬似ランダムパルス発生器１１はＲＯＭによって構成さ
れ。

ＲＯＭに擬似ランダムパルス情報を書込んでおき、アド
レスカウンタ２３のアドレス信号によって読出す構造と
なっている。２４は乗算器１５を平均化回路として動作
させる場合に、この乗算器１５にタイミング信号を与え
るタイミング信号発生器。

２５は乗算器１５を相関回路として動作させる場合のタ
イミング信号を与えるタイミング信号発生器を示す。

この乗算器１５は例えば米国のＴＲＷ社が販売している
ＴＭＣ２１１０又はＴＭＣ２２１０を用いることができ
る。

乗算器１５の内部は第３図に示すように構成されている
。入力端子ＸｉｏにはレジスタＲｘが接続され、入出力
端子ＬＳＰにはレジスタ１７が接続される。これらレジ
スタＲｘとレジスタ１７の出力側に乗算器２６が設けら
れレジスタＲｘとレジスタ１７から出力される信号を乗
算する。

乗算器２６の乗算出力は加算器２７に与えられる。加算
器２７の出力側にレジスタＲＡが設けられ。

このレジスタＲ＾の出力側に下°位の入出力端子ＬＳＰ
とＭＳＰが接続され、これら入出力端子ＬＳＰとＭＳＰ
を介してＲＡＭ１８と２１が接続されている。

またレジスタｈの出力は加算器２７に帰還され。

乗算器２６から与えられる乗算値とレジスタＲＡにスト
アしている信号を加算する動作を行なう。

平均化動作は以下のようにして行なわれる。

ＲＡＭＩ　８及びＲＡＭ２１が例えば１ｏ２４バイトの
容量を有し、６ビツトのデータを１０２４個取込めるも
のとする。また平均化動作する場合はレジスタ１７には
数値「１」がストアされる。

ＡＤ変換されたデータＩ）Ａｔが入力端子Ｘｉｎに入力
されレジスタＲｘにストアされると１乗算器２６はデー
タＤＡＩに数値「１」を乗算し、その乗算結果を加算器
２７に与える。

加算器２７はデータＤＡＩに現在レジスタＲＡにストア
されているデータを加える。つまりレジスタＲＡには入
力端子ＸｉｏにデータＤＡＩが入力されるのと同期して
ＲＡＭ１８及びＲＡＭ２１からその先頭のアドレスＡ１
のデータをストアしておく、初回のデータの取込時はＲ
ＡＭ１８及び２１は全て空の状態になっている。よって
データＤＡＩは加算器２７において「０」を加算し、そ
の加算結果をＲＡＭ１８及び２１の先頭のアドレスＡ１
にストアする。ＲＡＭ１．８にはデータＤＡＩの下位ビ
ットのデータをストアし、ＲＡＭ２２にはデータＤＡＩ
の上位ビットのデータをストアする。データＤＡＩは元
々８ビツトのデータであるから初回の取込時は下位のＲ
ＡＭ１８にだけにデータＤＡいが書込まれる。このよう
にして初回のデータの取込（二よって第４図Ａに示すよ
うにＲＡＭ１８のアドレスＡ、〜Ａ１０２４にデータＤ
ＡＩ〜ＤＡ　Ｉ　０２４が取込まれる。

２回目のデータの取込時にはアドレスＡＩに書込まれた
データＤＡＩを読出してレジスタＲＡにストアしておき
、その状態で入力端子Ｘｉｏから２回目のデータの取込
によって得られた先頭のデータＤＢＩを入力する。この
データＤＢＩは加算器２７で１回目のデータＤＡＩに加
算され、その加算データＤＡＩ＋ＤＢ、をＲＡＭ１８の
先頭アドレスＡ１に書込む。

データＤＡＩ　＋ＤＢＩに桁上げ出力を生じ−ｒ−場合
、その桁上げ出力がＲＡＭ２２に書込まれる。

ＲＡＭ１８及び２１：二加算結果な薔込むと、レジスタ
ＲＡにはＲＡＭ１８及び２１の次のアドレスＡ２のデー
タＤＡ２をストアする。入力端？ｒＸｉｎにデータＤＢ
□が入力されると加算器２７でＤＡ２　＋　ＤＢ２が演
算され、その加算結果が第４図Ｃに示すよう（二ＲＡＭ
１８及び２１のアドレスＡ２に書込まれる。

このようにしてＲＡＭ１８と２１の各アドレスＡ１〜Ａ
ＩＱＺ４には受光信号の各サンプル点に対応した累積加
算値が書込まれる。累積加算を１００〜２００回程度行
なうことにより、その都度信号成分は加算されるが雑音
成分は毎回位相及び極性が一定しないため消滅されＳＮ
比のよい受光信号をＲＡＭ１８と２１に取込むことがで
きる。

次（二ＲＡＭ１８と２１に取込んだ平均化された受光信
号は擬似ランダムパルス発生器１１から出力される擬似
ランダムパルスＰＮと相関がとられる。このためには第
２図に示したデータセレクタ１６は擬似ランダムパルス
発生器１１側に切換えられ、擬似ランダムパルス発生器
１１から出力される擬似ランダムパルスデータＰＮ（こ
れはディジタル符号で与えられる）を入力端子Ｘｉｎを
通じてレジスタＲｘに入力する。

レジスタＲｘｌ：擬似ランダムパルス発生器１１の１番
目のアドレスから出力されるランダムパルスデータがス
トアされたとき、レジスタ１７にはＲＡＭ１８と２１の
１番目のアドレスＡ１に書込まれた受光データをストア
しその双方を乗算してその乗算結果をレジスタＲＡにス
トアする。

次（：擬似ランダムパルス発生器１１の２番目のアドレ
スから読出されるランダムパルスデータがレジスタＲ人
−ニストアされるのと同時にＲＡＭ１８と２１のアドレ
スＡ２からもデータが読出されてレジスタ１７にストア
される。レジスタＲｘとレジスタ１７にストアされたデ
ータが乗算器２６で乗算され、その乗算結果が加算器２
７１：与えられ、加算器２７で前にレジスタＲＡｉニス
ドアした１番目のデータと加算され、その加算結果がレ
ジスタＲＡＣ二再ストアされる。このようにして１０２
４個のデータは擬似ランダムパルスデータと乗算され、
その乗算結果が加算器２７で累積加算される。

この様子を第５図に示す。第５図Ａはランダムパルスデ
ータの１番目と受光データの１番目とを対応させてその
対応したアドレス毎に乗算し、その乗算した結果を累積
加算した状態な示す。この累積加算値Ｓ１は第６図に示
す相関出力の１番目のデータＳ１となる。

次に第５図Ｂに示すよう（二ランダムパルスデータの第
１アドレスのデータとＲＡＭＩ　８及び２１の第２アド
レスのデータとを乗算し、その乗算結果をレジスタＲ人
にストアしておき、ランダムノ（ルスデータの第２アド
レスのデータとＲＡＭＩ　８及び２１の第３アドレスの
データとを乗算し、その乗算結果をレジスタＲＡにスト
アしている前のデータと加算して、その加算結果をレジ
スタＲＡに再ストアし、これを繰返してその累積加算値
Ｓ２を得る。

このよう（ニしてランダムパルスデータとＲＡＭ１８及
びＲＡＭ２１に収納した受光データの位相を第５図Ａ−
Ｄに示すように順次ずらしながら相関をとることにより
第６図に示すような相関出力が得られる。

第６図に示すビークＰ１は光ファイバ４の入射端におけ
る反射、Ｐ２は障害点く又は反対側の端面）における反
射を示す。図示するΔＭは光ファイバ４における後放散
乱先の減衰特性を示す。

第６図；＝示した相関出力は必要に応じて対数変換器１
９（＝与えられ、対数変換することにより表示器９に第
７図に示すように距離（Ｋ、）と減衰率Ｌｏｓｓ（ｄＢ
）とを対応付けて表示することができる。

「発明の作用効果」 以上説明したようにこの発明によればディジタル回路に
よって受光信号を処理する構造としたから、ディジタル
回路によれば波形データを記憶していることができる。

よって複数回の信号の各サンプル点毎のデータを累積加
算することにより信号成分を増強し、雑音成分を減少さ
せることができる。この結果ＳＮ比のよい信号で相関を
とることができるから相関出力のピーク点は鋭くなり障
害点の標定を正確に行なうことができる。

また相関回路８はディジタル信号で相関をとる構造のた
め信号の位相を順次ずらすにはＲＡＭ１８及び２１の読
出アドレスを１アドレスずつずらせばよく、遅延回路等
の特別な回路を必要としない。

よって安価に作ることができる。然も一定量ずつ正確（
＝位相をずら丁ことができるから正確な相関をとること
ができる。

また平均化と相関を全てディジタル回路で構成しだから
処理速度が速く短時間に測定結果を表示することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
はこの発明の要部の構成を詳細に説明するためのブロッ
ク図、第３図はこの発明の要部の構成を更に具体的に説
明するためのブロック図、第４図及び第５図はこの発明
の詳細な説明するための図、第６図は相関出力電圧の特
性を説明するためのグラフ、第７図は相関出力電圧を対
数変換して表示した状態を示すグラフ、第８図は従来の
光ファイバ試験装置を説明するためのブロック図。 第９図は従来の装置の欠点を説明するためのグラフ、第
１０図は擬似ランダムパルスの波形と受光信号の一例を
説明するための波形図である。 １：光源、２：レーザ光、３：方向性結合器。 ４：被試験光ファイ゛バ、５：受光器、６：反射光、７
：増幅器、８：相関回路、９：表示器。 １１：擬似ランダムパルス発生器、１３：ＡＤ変換器、
１４：平均化回路。 沖３圏 第４囮 士５０　　゛ 牛６図 ′を 牛７回 距離（ｋｍ　） ヤ　８０ 第９囮 □Ｌ □【

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ａ、被試験光ファイバに擬似ランダムパルス光を
   与える光源と、 Ｂ、この光源から与えられた光の反射光を受光して電気
   信号に変換する受光器と、 Ｃ、この受光器の電気出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換
   器と、 Ｄ、このＡＤ変換器のＡＤ変換出力を平均化する平均化
   手段と、 Ｅ、この平均化された信号の相関をとる相関回路と、 Ｆ、相関の結果を表示する表示器と、 を具備して成る光ファイバ試験装置。