WO2012092697A1 - 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪 - Google Patents

一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪 Download PDF

Info

Publication number
WO2012092697A1
WO2012092697A1 PCT/CN2011/001826 CN2011001826W WO2012092697A1 WO 2012092697 A1 WO2012092697 A1 WO 2012092697A1 CN 2011001826 W CN2011001826 W CN 2011001826W WO 2012092697 A1 WO2012092697 A1 WO 2012092697A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
optical
cable
light
signal
tracker
Prior art date
Application number
PCT/CN2011/001826
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
李楚元
Original Assignee
一诺仪器（威海）有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 一诺仪器（威海）有限公司 filed Critical 一诺仪器（威海）有限公司
Priority to KR1020137008966A priority Critical patent/KR101473287B1/ko
Priority to US13/978,627 priority patent/US20130293901A1/en
Publication of WO2012092697A1 publication Critical patent/WO2012092697A1/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/026—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring distance between sensor and object
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/07—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems
    • H04B10/071—Arrangements for monitoring or testing transmission systems; Arrangements for fault measurement of transmission systems using a reflected signal, e.g. using optical time domain reflectometers [OTDR]

Definitions

  • the present invention relates to the field of optical cable ranging, and in particular to a method for optical cable ranging using a cable tracker and a cable optical cable tracker.
  • Background Art In order to facilitate maintenance and alteration of an optical cable, an optical cable connected between two telecommunication offices is usually affixed with an identified tag. That is, through the identification on the label, the service personnel can know the information including the source of the cable. However, in practice, the technicians found that the labeled tag is easily lost, and once the tag is lost, it is difficult for the technician to determine which fiber is received by the terminating end.
  • the existing methods for identifying optical cables are as follows:
  • the method 1 is not suitable for judging the optical cable from a long distance; the method 2 requires the optical cable to have a metal extension cable, and the range in which it can be used is limited; the method 3 bends the middle portion of the optical fiber and identifies it by measuring the light intensity of the optical fiber output, but In the state of the optical cable, the optical fiber is not easily bent; the method 4 is easy to be misjudged and the optical cable being communicated is interrupted. Therefore, the above methods have certain defects and limitations.
  • the invention of Application No. 20061 0111545. 5 provides an optical cable identification device and an optical cable identification method for distinguishing different optical cables by perturbing the optical cable and then corresponding interference generated by light in the optical cable.
  • a first object of the present invention is to provide a method for optical cable ranging using a cable tracker to solve the technical problem that the optical cable tracker cannot be used for cable ranging in the prior art.
  • a second object of the present invention is to provide a fiber optic cable tracker to solve the technical problem that the optical cable tracker cannot be used for cable ranging and the cable accident point is more conveniently determined.
  • a method for cable ranging using a cable tracker includes the following steps:
  • the cable tracker further comprising a light source, at least two optical couplers, a phase modulator, a roll of delay fiber and an optical signal demodulation module, the light source, a light a coupler, a phase modulator, and another optical coupler are connected in series, the optical signal demodulation module is connected in parallel with the light source, and the delay fiber is connected in parallel with the phase modulator;
  • the light source in the cable tracker is first used to provide a beam of incident light, and then the light output is connected to at least one fiber in the cable to be tested, and at the test point of the cable to be tested. Beating on the beat;
  • the incident light splits the incident light of the light source into two paths of light through the first optical coupler, and passes through a phase modulator and a roll of delay fiber, respectively, and then passes through two incident rays of the phase modulator and the delay fiber.
  • the second optical coupler merges, and the combined light is incident on the optical cable to be tested, and the phase change is caused in the optical fiber after receiving the tapping disturbance, and part of the output light is reflected back through the optical cable at the other end of the optical cable;
  • step (6) the calculation formula described in step (6) is:
  • Step (5) gives a multiplication factor S, and a double frequency coefficient S 2
  • S 2 is a double frequency coefficient
  • ⁇ ⁇ ( ⁇ is the power spectrum
  • ⁇ ( , 2 , A )
  • ZZ is the distance from the point Z to the point
  • ⁇ is the first and second order respectively.
  • the method for demodulating the optical signal to be tested in the step (5) comprises: A1: converting the optical signal to be measured into an electrical signal; A2: performing low-noise high-precision amplification on the electrical signal to be tested;
  • A3 Gain the signal with low noise and high precision amplification, and ensure that the input optical signal changes within a preset range to keep the output electrical signal constant;
  • A4 Filtering the signal after gain
  • A5 phase-locking the filtered signal
  • A6 low-pass filtering the signal after phase-locked amplification, filtering out high-frequency components, and obtaining a multiplication factor 3 and a double-frequency coefficient S 2 ;
  • A7 The processed electrical signal is converted into a digital signal by a digital conversion module.
  • the length of the delay fiber is not less than lkm.
  • the present invention also provides a cable tracker for cable ranging using a cable tracker, comprising a light source, two optical couplers, a phase modulator, a roll of delay fiber and an optical signal demodulation.
  • a module wherein the light source, an optical coupler, a phase modulator, and another optical coupler are sequentially connected in series, and the end optical coupler is directly connected to the optical cable to be tested, and the optical signal demodulation module and the light source are Connected in parallel, the delay fiber is connected in parallel with the phase modulator.
  • the optical signal demodulation module comprises a photodetection and preamplifier module, a main amplifier and a gain module, a band pass filter, a signal extraction module, a digital to analog conversion module and a microprocessor, and the components are sequentially connected.
  • the photodetection and preamplifier module consists of a photodetector and a preamplifier.
  • the main amplifier and gain block are comprised of an amplifier and an automatic gain control module.
  • the signal extraction module consists of a lock-in amplifier and a low-pass filter amplifier.
  • the microprocessor calculates according to the following formula:
  • the Bes se l function is related to the amplitude of the signal voltage of the phase modulator, and E is the electric field strength. Compared with the prior art, it is not only able to identify the cable by tapping the disturbance cable, but also to give the distance of the disturbing position from the central end, which is more convenient for maintenance and repair of the cable.
  • FIG. 1 is a flow chart of a cable distance measuring method
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an optical signal demodulation module of a cable tracker that can be used for ranging
  • FIG. 3 is a photoelectric detecting and preamplifying circuit diagram
  • FIG. 4 is a main amplifier and a gain module. Circuit diagram
  • Figure 5 bandpass filter circuit diagram
  • Figure 6 lock-in amplifier circuit diagram.
  • DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention will be further described in detail below with reference to the accompanying drawings.
  • the invention also provides a cable tracker for cable ranging using a cable tracker, comprising an ASE light source 1, an optical coupler 2 and an optical coupler 5, a phase modulator 3, a roll of delay fiber 4 and an optical signal solution. Module 7.
  • the light source 1, the optical coupler 2, the phase modulator 3, and the other optical coupler 5 are sequentially connected in series, the optical signal demodulating module 7 is connected in parallel with the light source 1, and the delay optical fiber 4 is connected in parallel with the phase modulator 3, and the optical coupler 5 is connected. Directly connected to the optical cable 6 to be tested.
  • the optical signal demodulation module includes a photodetection and preamplifier module 71, a main amplifier and gain module 72, a band pass filter 73, a signal extraction module 74, a digital to analog conversion module 75, and a microprocessor 76, which are sequentially connected.
  • the preamplifier module 71 is composed of a photodetector 711 and a preamplifier 712.
  • the main amplifier and gain block 72 is comprised of an amplifier 722 and an automatic gain control module 721.
  • the signal extraction module 74 is comprised of a lock-in amplifier 741 and a low pass filter amplifier 742.
  • the microprocessor calculates according to the following formula:
  • 3 is a octave coefficient
  • S 2 is a double octave coefficient
  • ⁇ ⁇ (for the power spectrum, is the frequency, ⁇ 0 , 1 , 2 ⁇ , indicating that the light is disturbed by the disturbance point
  • c is the speed of light
  • ZD is the distance from the point to the point
  • J 2 is the first and second order, respectively.
  • Photodetection 711 and preamplifier circuit 712 can directly use a PIN component and an APD component.
  • the component includes a PIN photodiode and an APD avalanche photodiode and a preamplifier, the output of which can be directly amplified by the main amplifier.
  • the AD8605 precision low-noise op amp is used to form the transimpedance amplifier circuit as the pre-position.
  • the main amplifier and gain block 72 is composed of a voltage controlled gain amplifying circuit AD603, which is cascaded in two stages.
  • the input signal is input by 3 pins and output by 7 pins.
  • the pin of AD603 implements gain control with a supply voltage of ⁇ 5V.
  • the band pass filter 73 performs preliminary filtering on the signal
  • the ADA4891 constitutes two voltage-controlled voltage source type filter circuits whose center frequencies are the primary fundamental wave and the second harmonic of the signal, respectively, and are respectively phase-locked and amplified.
  • the optical signal is a weak signal in the background of strong noise.
  • the lock-in amplifier 741 is needed to extract the useful signal. As shown in Fig.
  • the lock-in amplifier 741 is composed of MLT04, and no external component is required, and the power is supplied at ⁇ 5V. After phase-locked amplification, the signal should be low-pass filtered and converted into an electrical signal by an analog-to-digital conversion circuit and sent to a microprocessor connected to the optical signal demodulation module for mathematical calculation, and finally the distance from the beat point to the central end is obtained. As shown in FIG.
  • the present invention also relates to a method for optical cable ranging using a cable tracker, comprising the following steps: (1) Providing a cable tracker comprising an ASE light source 1, an optical coupler 2 and an optical coupler 5, a phase modulator 3, a delay fiber 4 and an optical signal demodulation module 7, a light source 1, an optical coupler 2, and a phase modulation
  • the optical coupler 5 is sequentially connected in series, the optical signal demodulation module 7 is connected in parallel with the light source 1, and the delay optical fiber 4 is connected in parallel with the phase modulator 3.
  • the ASE source 1 in the cable tracker is used to provide a beam of incident light, and then the light output is connected to at least one fiber in the cable 6 to be tested, and the cable to be tested is used. Beating the test point Z;
  • the incident light splits the incident light of the light source 1 into two paths of light through the first photocoupler 2, passes through the phase modulator 3 and the delay fiber 4, respectively, and passes through two paths of the phase modulator 3 and the delay fiber 4
  • the light is merged by the second optical coupler 5, and the combined light is incident on the optical cable 6 to be tested, and the phase change is caused in the optical fiber after receiving the tapping disturbance, and part of the output light is reflected back through the optical cable 6 at the other end of the optical cable;
  • the light wave of the ABCZDZCEF optical path at the point F can be expressed as:
  • the interference intensity detected by the detector is:
  • the basic style can be expanded to:
  • step (6) The calculation formula described in step (6) is:
  • 3 is a frequency doubling coefficient
  • S 2 is a double frequency coefficient
  • ⁇ ⁇ ) is a phase difference of light
  • the power spectrum, for the frequency, ⁇ 0 , 1 , 2 ⁇ , ⁇ represents the time after which the light passes through the disturbance point Z to point D and then reflects back to the Z point
  • c is the speed of light
  • ZZ is the distance from the point Z to the point
  • J , and J 2 are first and second order, respectively
  • the Bes sel function is related to the amplitude of the signal voltage of the phase modulator, and E is the electric field strength.
  • the method for demodulating the optical signal to be tested in the step (5) includes: A1: converting the optical signal to be measured into an electrical signal;
  • A2 Low noise and high precision amplification of the measured electrical signal
  • A3 Gain the signal with low noise and high precision amplification, and ensure that the input optical signal changes within a preset range to keep the output electrical signal constant;
  • A4 Filtering the signal after gain
  • A5 phase-locking the filtered signal
  • A6 low-pass filtering the signal after phase-locked amplification, filtering out high-frequency components, and obtaining a multiplication factor 3 1 and a double frequency coefficient S 2 ;
  • A7 The processed electrical signal is converted into a digital signal by a digital conversion module.
  • the length of the delay fiber 4 is not less than 1 km.
  • the present invention can not only identify the cable by tapping the disturbance cable, but also can give the distance of the striking disturbance position from the central end, which is more convenient for maintenance and repair of the cable.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)

Description

说 明 书 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪 技术领域
本发明涉及一种光缆测距领域， 尤其涉及一种利用光缆跟踪仪进行光缆测 距的方法和光缆光缆跟踪仪。 背景技术 为了易于对光缆进行维修及变更等操作， 通常在两电信局之间连接的光缆 会贴有有标识的标签。 即， 通过标签上的标识， 维修人员可获知包括光缆来源 在内的信息。 然而在实际工作中， 技术人员发现， 贴有标识的标签很容易丢失， 而标签一旦丢失， 技术人员就很难确定是哪一个局端接过来的光纤。 目前， 现有的识别光缆的方法有以下几种：
1.利用物理作用力拉动光缆；
2.通过电磁感应检测；
3.将光纤的中间部分弯曲， 通过测光纤输出的光强来识别；
4.切断光缆。 但量， 方法 1不适合远距离判断光缆； 方法 2要求光缆具备金属延长线， 其 所能使用的范围受到限制； 方法 3将光纤的中间部分弯曲， 通过测光纤输出的光 强来识别， 但光缆状态下光纤不易弯曲； 方法 4容易错判而造成正在通信的光缆 中断。 因此上述方法都存在一定的缺陷和局限性。 申请号为 20061 0111545. 5的发明提供了一种光缆识别装置及光缆识别方 法， 其通过对光缆进行扰动， 再根据光缆中光线产生的相应干涉来区分不同的 光缆。 该方法很好地解决了光缆识别的问题， 但是无法判断出光缆上某点至局 端的大致距离， 这给维修人员带来很多的不便性。 发明内容 本发明的第一目的在于提供一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法， 以 解决现有技术中不能利用光缆跟踪仪进行光缆测距的技术问题。 本发明的第二目的在于提供一种光缆跟踪仪， 以解决现有不能利用光缆 跟踪仪进行光缆测距， 并更方便地判断出光缆事故点的技术问题。 为了解决上述问题， 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法，包括以下 步骤：
( 1 )提供一种光缆跟踪仪， 所述光缆跟踪仪进一步包括一个光源， 至少 两个光耦合器， 一个相位调制器， 一卷延迟光纤和一个光信号解调模块， 所 述光源、 一光耦合器、 相位调制器、 另一光辆合器依次串联连接， 所述光信 号解调模块与所述光源并联连接， 所述延迟光纤与所述相位调制器并联连接;
( 2 )每次进行光缆测距时，先利用该光缆跟踪仪中光源提供一束入射光, 再将其光输出与待测光缆中的至少一根光纤连接， 并在待测光缆的测试点上 进行敲打扰动；
( 3 )入射光通过第一光辆合器将光源的入射光拆分为两路光线， 分别通 过一个相位调制器和一卷延迟光纤， 再经过相位调制器和延迟光纤的两路入 射光线通过第二光鵜合器合并， 将合并后的光线射入待测光缆， 接收到敲打 扰动后引起光纤中相位改变， 在光缆的另一端将部分输出光线通过光缆反射 回去；
( 4 )将反射光通过第二光輛合拆分为两路光线， 分别通过一个相位调制 器和一卷延迟光纤后， 再将经过相位调制器和延迟光纤的两路反射光线通过 第一光耦合器合并为一路待测光信号；
( 5 )对待测光信号进行解调， 得到扰动信息 3,和32；
( 6 )根据扰动信息， 计算得出待测光缆的测试点的距离。
较佳地， 步骤（6 ) 中所述的计算公式为：
一、 步骤（5 )给出了一倍频系数 S,和二倍频系数 S2
Figure imgf000004_0001
, 2 = 4£V2(2^)cos(A^)) 二、 对（1 )式和（2) 式进行求导 E Χ φ· φ' if ( 3)
(4) 则
Figure imgf000005_0001
Figure imgf000005_0002
四、求出 Δ^( ， 并对 (0进行傅立叶变换，得到 求出 Δ^(νν)的 零频点 ， 用公式
Figure imgf000005_0003
求出 再用光缆总长减去 ZD即为 所求。
其中， 3,为一倍频系数、 S2为二倍频系数、 为光的相位差、 Δ^(ν 为 功率谱、 为频率、 = ( ，2，A 、 表示光经扰动点 Z到 D点再反射回 Z点 经过的时间、 c为光速、 ZZ为 Z点到 点的距离、 和^分别为一阶和二阶
Bessel函数、 与相位调制器的的信号电压幅值有关、 E为电场强度。 较佳地， 步骤（5) 中所述待测光信号解调方法包括： A1: 将待测光信号转为电信号； A2: 对被测电信号进行低噪声高精度放大；
A3: 对低噪声高精度放大后的信号进行增益， 并保证输入光信号在预先 设定范围内变化时， 以使输出电信号保持恒定；
A4: 对增益后的信号进行滤波；
A5: 对滤波后的信号进行锁相放大；
A6: 对锁相放大后的信号进行低通滤波， 滤除高频成分， 得到一倍频系 数3,和二倍频系数 S2; A7: 将处理后的电信号通过数电转换模块转换为数字信号。 较佳地， 延迟光纤长度不小于 lkm。
为了解决上述问题， 本发明还提供了一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距 的光缆跟踪仪， 包括一个光源， 两个光耦合器， 一个相位调制器， 一卷延迟 光纤和一个光信号解调模块， 其特征在于， 所述光源、 一光耦合器、 相位调 制器、 另一光耦合器依次串联连接， 末端光耦合器直接与待测光缆相连， 所 述光信号解调模块与所述光源并联连接， 所述延迟光纤与所述相位调制器并 联连接。 较佳地， 所述光信号解调模块包括光检及前置放大模块、 主放大器及增 益模块、 带通滤波器、 信号提取模块、 数模转换模块和微处理器， 所述部件 依次连接。 较佳地， 光检及前置放大模块由一个光检测器和一个前置放大器组成。 较佳地， 主放大器及增益模块由一个放大器和一个自动增益控制模块组 成。
较佳地， 信号提取模块由一个锁相放大器和一个低通滤波放大器组成。 较佳地， 所述微处理器按照如下公式进行计算：
一、 根据信号提 ^块给出的一倍频系数 和二倍频系数 S2
Sx = E2J^m) ^{t)) ( i)
Figure imgf000006_0001
二、 对（1)式和（2) 式进行求导
Figure imgf000006_0002
S2,： -4Ε1 J 2φ η„ φ' W (4) 则
S2S[-SxS2'
Figure imgf000006_0003
r 三、 （5 )式进行积分
Figure imgf000007_0001
四、求出 Δ<^)， 并对 Δ^(ο进行傅立叶变换，得到 求出 的 零频点 · 用公式
Figure imgf000007_0002
求出 ZD， 再用光缆总长减去 Z 即为 所求。
其中， 3,为一倍频系数、 S2为二倍频系数、 Δ<^)为光的相位差、 Δ^(^为 功率谱、 为频率、 ^^ 0，1，2^ 、 ^表示光经扰动点 Ζ到 D点再反射回 Ζ点 经过的时间、 c为光速、 ZD为 Ζ点到 点的距离、 和 J2分别为一阶和二阶
Bes se l函数、 与相位调制器的的信号电压幅值有关、 E为电场强度。 与现有技术相比， 不但能够通过敲打扰动电缆来识别电缆， 而且可以给 出敲打扰动位置距离局端的距离， 更便于对电缆进行维护和修理。
附图说明 图 1为光缆测距方法流程图； 图 2为可用于测距的光缆跟踪仪的光信号解调模块示意图； 图 3为光电检测与前置放大电路图； 图 4主放大器及增益模块电路图； 图 5带通滤波器电路图； 图 6锁定放大器电路图。 具体实施方式 以下结合附图， 对本发明做进一步详细的叙述。 本发明还提出一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的光缆跟踪仪， 包括一 个 ASE光源 1 , 光耦合器 2和光耦合器 5， 一个相位调制器 3， 一卷延迟光纤 4和 一个光信号解调模块 7。
光源 1、 光耦合器 2、 相位调制器 3、 另一光耦合器 5依次串联连接， 光信 号解调模块 7与光源 1并联连接， 延迟光纤 4与相位调制器 3并联连接， 光耦合 器 5直接与待测光缆 6相连。
光信号解调模块包括光检及前置放大模块 71、 主放大器及增益模块 72、 带通滤波器 73、 信号提取模块 74、 数模转换模块 75和微处理器 76， 所述部件 依次连接。 前置放大模块 71由一个光检测器 711和一个前置放大器 712组成。 主放大器及增益模块 72由一个放大器 722和一个自动增益控制模块 721组成。 信号提取模块 74由一个锁相放大器 741和一个低通滤波放大器 742组成。 微处理器按照如下公式进行计算：
一、 根据信号提取模块给出的一倍频系数 和二倍频系数 S2
S1 = 4^ 1(2^)sin(A^( ) ( i )
Figure imgf000008_0001
二、 对（1 ) 式和（2 ) 式进行求导
Figure imgf000008_0002
则
Figure imgf000008_0003
三、 对（5 ) 式进行积分
6
Figure imgf000008_0004
四、求出 Δί^)， 并对 Δί^)进行傅立叶变换，得到 (w)， 求出 的 零频点 ， 用公式
Figure imgf000009_0001
求出 ZD , 再用光缆总长减去 ZZ)即为 所求。
其中， 3,为一倍频系数、 S2为二倍频系数、 为光的相位差、 δ^( 为 功率谱、 为频率、 ^^ 0，1，2^ 、 表示光经扰动点 Ζ到 D点再反射回 Ζ点 经过的时间、 c为光速、 ZD为 Ζ点到 点的距离、 和 J2分别为一阶和二阶
Bessel函数、 与相位调制器的的信号电压幅值有关、 E为电场强度。 光电检测 711与前置放大电路 712可直接采用 PIN组件和 APD组件， 组件包 含 PIN光电二极管和 APD雪崩光电二极管及前置放大器， 其输出可直接由主放 大器放大。 也可以用 PIN管加高精度低噪声运放构成互阻放大电路作为前置放 大电路。 如图 3所示， 在本方案中采用精密低噪声运放 AD8605构成互阻放大电 路作为前置。 如图 4所示， 主放大器及增益模块 72由压控增益放大电路 AD603构成， 两 级级联。 输入信号由 3脚输入， 7脚输出。 AD603的 1脚实施增益控制， 电源电 压为 ± 5V。 如图 5所示， 带通滤波器 73对信号进行初步滤波， 由 ADA4891构成两个压 控电压源型滤波电路， 其中心频率分别为信号一次基波和二次谐波， 分别进 行锁相放大。 光信号为强噪声背景下的弱信号， 需要用锁相放大器 741来提取有用信 号， 如图 6所示， 锁相放大器 741由 MLT04构成， 无需外接元件， ± 5V供电。 锁相放大后应对信号进行低通滤波并通过模数转换电路转为电信号传入 与光信号解调模块相连的微处理器， 进行数学计算， 最终得出敲打扰动点距 离局端的距离。 如图一所示， 本发明还涉及一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法， 包括以下步骤： (1 )提供一种光缆跟踪仪， 包括一个 ASE光源 1， 光耦合器 2和光耦合器 5, 相位调制器 3, 延迟光纤 4和光信号解调模块 7， 光源 1、 光耦合器 2、 相位调制 器 3、 光耦合器 5依次串联连接， 光信号解调模块 7与光源 1并联连接， 延迟光 纤 4与相位调制器 3并联连接；
(2)每次进行光缆测距时， 先利用该光缆跟踪仪中 ASE光源 1提供一束入 射光， 再将其光输出与待测光缆 6中的至少一根光纤连接， 并在待测光缆的测 试点 Z上进行敲打扰动；
( 3)入射光通过第一光耦合器 2将光源 1的入射光拆分为两路光线， 分别 通过相位调制器 3和延迟光纤 4， 再经过相位调制器 3和延迟光纤 4的两路入射 光线通过第二光耦合器 5合并， 将合并后的光线射入待测光缆 6, 接收到敲打 扰动后引起光纤中相位改变， 在光缆的另一端将部分输出光线通过光缆 6反射 回去；
(4)将反射光通过第二光耦合 5拆分为两路光线， 分别通过相位调制器 3 和延迟光纤 4后， 再将经过相位调制器 3和延迟光纤 4的两路反射光线通过第一 光耦合器 2合并为一路待测光信号， 此时由光源 1发出的光经 A点最终返回 F总 计有四条光路， 分别为 ABCZDZCEF, AECZDZCBF, ABCZDZCBF和 AECZDZCEAF。 其 中只有前两路光程相等， 会在 F点发生干涉， 形成待测光信号；
(5 )对待测光信号进行解调， 得到扰动信息 S,和 S2;
( 6 )根据扰动信息， 计算得出待测光缆的测试点的距离。
假设相位调制器 3对光的调制相位为 msin(iy)， Z点扰动产生的光相位变 化为 φ{、 , 则 ABCZDZCEF光路在 F点的光波可以表示为：
£exp{y'[2^ 0i + Μ sin(iyi) + φ{ί) + φ(ί + Τ]) + 而 AECZDZCBF光路在 F点的光波可以表示为：
Eexp{j[2^Qt + φ(ί + τΩ) + φ(ί + τΰ+Τι) + ηι ύη(ω{ί + Τ2)) + 2π]} 其中 ^表示光经过光纤延迟线 FDL需要的时间， 7 表示光经扰动点 Z到 D 点再反射回 Z点经过的时间， Γ2表示光分别在光路 ABCZDZCEF和光路
AECZDZCBF中经过 PZT相位调制器的时间差。
所以探测器探测到的干涉光强为：
I = 2E2 +
2E2 cos(^(/ + τ0) + φ(ί + τ0+Τι)+φηι sm' (co(t + T2)) - φ{ί) -φ{ί+Τ)-φηι s\n{cot) + π) = 2Ε2-
2Ε2 cos(^(i + τ0) + φ(ί + τ0+Τ]) + φη1 sin(fti(i + Γ2 )) - φ(ή -φ{ί + Τ)- φη sm' ( t)) = 2Ε2-
Figure imgf000011_0001
= 2Ε2-
2Ε2 cos(A^( ) + 2 η sin iy)cos(<y (？ + -)) )
Figure imgf000011_0002
选择合适 L的 tr'j调 - 制频 ¾w率干^ <w， 使得 S！in(^iy)近似为 1, 则经过和差化积后， 上式 变为基本式：
Τ
2Ε2 cosA^( cos(2^m cos( {t +―)) ) - 2E2 sin φ(ί) sin(2^m cos(co(t + 利用 Bessel展开式：
cos( cos a) = J0(x) + 2^ (- \)k J2k (x) cos 2ka sin( cos a) =
Figure imgf000011_0003
可将基本式展开为：
Figure imgf000012_0001
则 的一倍频和二倍频 E2JX {2φηι ) sin Αφ(ί) 一 4E2J2 (2φηι ) cos Αφ
Figure imgf000012_0002
然后取 ω的 1倍频和 2倍频系数分别用 3,和32表示
步骤（6) 中所述的计算公式为：
一、 根据信号提 莫块给出的一倍频系数 S,和二倍频系数 S2
^1 =4£ 1(2^)sin(A^( ) (1) ¾ = 4£2J2(2^)cos(A^( ) (2) 二、 对（1) 式和（2) 式进行求导
Figure imgf000012_0003
令
S2S[-SS2' =\6E J^m)J^m^'{t)
(5) 三、 （5) 式进行积分
Figure imgf000012_0004
四、求出 Δί^)， 并对 Δί^)进行傅立叶变换，得到 ）， 求出 的 零频点 ， 用公式
Figure imgf000012_0005
求出 Z ， 再用光缆总长减去 Z 即为 所求。
其中， 3,为一倍频系数、 S2为二倍频系数、 Δί^)为光的相位差、 功率谱、 为频率、 ^^ 0，1，2^ 、 ^表示光经扰动点 Z到 D点再反射回 Z点 经过的时间、. c为光速、 ZZ)为 Z点到 点的距离、 J,和 J2分别为一阶和二阶
Bes sel函数、 与相位调制器的的信号电压幅值有关、 E为电场强度。
步骤（5 ) 中所述待测光信号解调方法包括： A1 : 将待测光信号转为电信号；
A2: 对被测电信号进行低噪声高精度放大；
A3: 对低噪声高精度放大后的信号进行增益， 并保证输入光信号在预先 设定范围内变化时， 以使输出电信号保持恒定；
A4: 对增益后的信号进行滤波；
A5: 对滤波后的信号进行锁相放大；
A6: 对锁相放大后的信号进行低通滤波， 滤除高频成分， 得到一倍频系 数31和二倍频系数 S2;
A7: 将处理后的电信号通过数电转换模块转换为数字信号。
为了保证后续计算的正确性， 延迟光纤 4的长度不小于 lkm。 与传统的技术相比， 本发明不但能够通过敲打扰动电缆来识别电缆， 而 且可以给出敲打扰动位置距离局端的距离， 更便于对电缆进行维护和修理。 以上公开的仅为本申请的一个具体实施例， 但本申请并非局限于此， 任 何本领域的技术人员能思之的变化， 都应落在本申请的保护范围内。

Claims

权 利 要 求 书
1、 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法，其特征在于， 包括以下步 骤：
( 1 )提供一种光缆跟踪仪， 所述光缆跟踪仪进一步包括一个光源， 至少 两个光耦合器， 一个相位调制器， 一卷延迟光纤和一个光信号解调模块， 所 述光源、 一光耦合器、 相位调制器、 另一光耦合器依次串联连接， 所述光信 号解调模块与所述光源并联连接， 所述延迟光纤与所述相位调制器并联连接;
( 2 )每次进行光缆测距时，先利用该光缆跟踪仪中光源提供一束入射光， 再将其光输出与待测光缆中的至少一根光纤连接， 并在待测光缆的测试点上 进行敲打扰动；
(3)入射光通过第一光耦合器将光源的入射光拆分为两路光线， 分别通 过一个相位调制器和一卷延迟光纤， 再经过相位调制器和延迟光纤的两路入 射光线通过第二光耦合器合并， 将合并后的光线射入待测光缆， 接收到敲打 扰动后引起光纤中相位改变， 在光缆的另一端光线通过 PC连接器时将有部分 输出光线反射回去；
(4)将反射光通过第二光耦合拆分为两路光线， 分别通过一个相位调制 器和一卷延迟光纤后， 再将经过相位调制器和延迟光纤的两路反射光线通过 第一光辆合器合并为一路待测光信号；
(5)对待测光信号进行解调， 得到扰动信息 31和32；
(6)才艮据扰动信息， 计算得出光缆敲打点距离局端的距离。
2、 如权利要求 1所述的利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法， 其特征在 于， 步骤（6) 中所述的计算公式为：
一、 步骤（5)给出了一倍频系数 和二倍频系数 S2
51=4£ 1(2^)sin(A^( ) (i) 52=4£2J2(2^)cos(A^( ) (2) 二、 对（ 1 ) 式和（ 2 ) 式进行求导
S = AE J人 2φχ φ· φ'(β、 (3)
Figure imgf000015_0001
则
S2S「'
Figure imgf000015_0002
\6Ε 人 2φ 2φ φΆ (5) 三、 5) 式进行积分
Figure imgf000015_0003
四、求出 ^0,并对 Δ ()进行傅立叶变换，得到 (w)， 求出 的
2k + \ (2k + \)c
2\ZD\
零频点 · 用公式 , 2γ· 求出 Z ， 再用光缆总长减去 ZD即为 所求。
其中， 3为一倍频系数、 S2为二倍频系数、 Δ (Ο为光的相位差、 为 功率谱、 为频率、 ^^0，1，2^ 、 表示光经扰动点 Z到 D点再反射回 Z点 经过的时间、 c为光速、 ZD为 Z点到 点的距离、 J,和 J2分别为一阶和二阶
Bessel函数、 ^"与相位调制器的的信号电压幅值有关、 E为电场强度。
3、 如权利要求 1所述的利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法， 其特征在 于， 步骤（5) 中所述待测光信号解调方法包括：
A1: 将待测光信号转为电信号；
A2: 对被测电信号进行低噪声高精度放大；
A3: 对低噪声高精度放大后的信号进行增益， 并保证输入光信号在预先 设定范围内变化时， 以使输出电信号保持恒定；
A4: 对增益后的信号进行滤波；
A5: 对滤波后的信号进行锁相放大； A6: 对锁相放大后的信号进行低通滤波， 滤除高频成分， 得到一倍频系 数3,和二倍频系数 S2;
A7： 将处理后的电信号通过数电转换模块转换为数字信号。
4、 如权利要求 1所述的利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法， 其特征在 于， 所述的延迟光纤长度不小于 lkm。
5、 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的光缆跟踪仪， 包括一个光源， 两 个光耦合器， 一个相位调制器， 一卷延迟光纤和一个光信号解调模块， 其特 征在于， 所述光源、 一光耦合器、 相位调制器、 另一光耦合器依次串联连接, 末端光耦合器直接与待测光缆相连， 所述光信号解调模块与所述光源并联连 接， 所述延迟光纤与所述相位调制器并联连接。
6、 如权利要求 5所述的一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的光缆跟踪仪， 其特征在于， 所述光信号解调模块包括光检及前置放大模块、 主放大器及增 益模块、 带通滤波器、 信号提取模块、 数模转换模块和微处理器， 所述部件 依次连接。
7、 如权利要求 6所述的一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的光缆跟踪仪， 其特征在于， 所述光检及前置放大模块由一个光检测器和一个前置放大器组 成。
8、 如权利要求 6所述的一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的光缆跟踪仪, 其特征在于， 所述主放大器及增益模块由一个放大器和一个自动增益控制模 块组成。
9、 如权利要求 6所述的一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的光缆跟踪仪， 其特征在于， 所述信号提取模块由一个锁相放大器和一个低通滤波放大器组 成。
10、 如权利要求 6所述的一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的光缆跟踪 仪， 其特征在于， 所述微处理器按照如下公式进行计算：
一、 根据信号提 莫块给出的一倍频系数 S,和二倍频系数 S2 51 =4 1(2^)sin(A^)) (i) ¾=4£2J2(2^)cos(A^( ) (2) 二、 对（1) 式和（2) 式进行求导
Figure imgf000017_0001
则
S2S「'
Figure imgf000017_0002
\6Ε 人 2φ 2φ φΆ (5) 三、 对（5)式进行积分
Figure imgf000017_0003
四、求出 Δ^(0， 并对 进行傅立叶变换，得到 求出 的
2k + l {2k + \)c
/ =
零频点 Λ用公式 T\ 2\ZD\ 求出 ZD, 再用光缆总长减去 ZD即为 所求。
其中， 3,为一倍频系数、 S2为二倍频系数、 Δ<^)为光的相位差、 Δ (Μ 为 功率谱、 为频率、 二。，1，2， 、 ^表示光经扰动点 Ζ到 D点再反射回 Ζ点 经过的时间、 c为光速、 D为 Ζ点到 点的距离、 和 J2分别为一阶和二阶
Bessel函数、 与相位调制器的的信号电压幅值有关、 E为电场强度。
PCT/CN2011/001826 2011-01-07 2011-10-31 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪 WO2012092697A1 (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020137008966A KR101473287B1 (ko) 2011-01-07 2011-10-31 광케이블 추적장치를 이용하여 광케이블 거리를 측정하는 방법과 광케이블 추적장치
US13/978,627 US20130293901A1 (en) 2011-01-07 2011-10-31 Method for optical cable distance measurement by using optical cable tracker and optical cable tracker

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110002455.3 2011-01-07
CN201110002455.3A CN102208942B (zh) 2011-01-07 2011-01-07 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012092697A1 true WO2012092697A1 (zh) 2012-07-12

Family

ID=44697621

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2011/001826 WO2012092697A1 (zh) 2011-01-07 2011-10-31 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130293901A1 (zh)
KR (1) KR101473287B1 (zh)
CN (1) CN102208942B (zh)
WO (1) WO2012092697A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102208942B (zh) * 2011-01-07 2015-02-11 大豪信息技术（威海）有限公司 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪
CN103095366A (zh) * 2011-11-08 2013-05-08 上海嘉慧光电子技术有限公司 基于光路干涉原理的光缆与光纤识别仪
CN102401730A (zh) * 2011-11-21 2012-04-04 北京交通大学 一种自组织光纤光缆识别仪
CN103281118B (zh) * 2013-05-31 2015-11-25 合肥融讯电子科技有限公司 基于光纤干涉互相关算法的光缆识别物理定位仪的识别定位方法
CN103486972A (zh) * 2013-09-11 2014-01-01 北京航空航天大学 一种带有相位调制功能的激光反馈干涉集成微位移测量系统
CN106644398B (zh) * 2016-12-30 2019-02-26 中国科学院深圳先进技术研究院 一种海底光缆故障点定位方法
CN107730798B (zh) * 2017-08-29 2023-10-10 深圳市信海通科技有限公司 一种预警系统及方法
CN109941308B (zh) * 2019-03-21 2020-07-07 北京交通大学 一种基于光纤m-z干涉的异常扰动信号分析方法
CN113438020B (zh) * 2020-03-23 2022-08-19 华为技术有限公司 一种同缆概率检测的方法以及装置
RU2762706C1 (ru) * 2021-05-24 2021-12-22 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики" Способ электронного маркирования трассы оптоволоконного кабеля
CN115208468B (zh) * 2022-09-14 2022-11-18 高勘(广州)技术有限公司 光缆路由点的确定方法、装置、系统及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006001868A2 (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Optellios, Inc. Phase responsive optical fiber sensor
CN101051869A (zh) * 2007-05-17 2007-10-10 上海光朗信通讯技术有限公司 光缆通信线路安防监控系统
CN101410696A (zh) * 2006-04-03 2009-04-15 英国电讯有限公司 干扰位置的估计
CN102208942A (zh) * 2011-01-07 2011-10-05 一诺仪器（威海）有限公司 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7557930B2 (en) * 2004-11-23 2009-07-07 Lockheed Martin Corporation Bessel beam interferometer and measurement method
EP1757966A3 (en) * 2005-08-23 2007-12-19 KT Corporation Apparatus and method for identification of optical cable
CN101216149A (zh) * 2007-12-27 2008-07-09 电子科技大学 长距离管线安全监测的光纤分布式监测方法及装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006001868A2 (en) * 2004-06-15 2006-01-05 Optellios, Inc. Phase responsive optical fiber sensor
CN101410696A (zh) * 2006-04-03 2009-04-15 英国电讯有限公司 干扰位置的估计
CN101051869A (zh) * 2007-05-17 2007-10-10 上海光朗信通讯技术有限公司 光缆通信线路安防监控系统
CN102208942A (zh) * 2011-01-07 2011-10-05 一诺仪器（威海）有限公司 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪

Also Published As

Publication number Publication date
CN102208942B (zh) 2015-02-11
KR101473287B1 (ko) 2014-12-16
US20130293901A1 (en) 2013-11-07
CN102208942A (zh) 2011-10-05
KR20130127436A (ko) 2013-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2012092697A1 (zh) 一种利用光缆跟踪仪进行光缆测距的方法和光缆跟踪仪
Li et al. On-chip laser Doppler vibrometer for arterial pulse wave velocity measurement
WO2021128677A1 (zh) 基于光载微波干涉的光纤时延测量方法及装置
CN110632388A (zh) 一种基于混频的光电探测器频响测量方法及装置
JP2008051698A (ja) 双方向光モジュールおよびこれを用いた光パルス試験器
CN111678584A (zh) 一种带光源频移校准辅助通道的光纤振动测量装置及方法
WO2020192269A1 (zh) 一种保偏光纤主轴差分延时的测量装置
CN102262224A (zh) 调幅波锁相式激光测距方法与装置
CN101915549A (zh) 一种实时进行中频信号相位及振幅测量的正交解调系统
JP2019105530A (ja) モード遅延時間差分布試験方法および試験装置
CN212030564U (zh) 一种光源频移校准辅助通道结构及光纤振动测量装置
CN104459676B (zh) 同时测量两根光纤长度的系统和方法
CN101526474B (zh) 一种棱镜spr高灵敏度光纤液体折射率传感器
JP2019096763A (ja) 光特性検査用回路
WO2016200790A1 (en) Optical fiber test apparatus
RU2013104546A (ru) Способ обнаружения оптических и оптико-электронных средств наблюдения и устройство для его осуществления
JP7256777B2 (ja) レーザ線幅の測定装置
JP6566361B2 (ja) コヒーレントレシーバの試験方法
JP5970412B2 (ja) 二重化光線路の光路遅延測定方法とその測定装置
CN109323750A (zh) 分布式光纤振动传感系统及相位解调方法
CN108693396B (zh) 一种基于多重相关检测技术的直流光学测量装置及方法
JP5799008B2 (ja) 二重化光線路の光路遅延測定方法とその測定装置
JP5799038B2 (ja) 二重化光線路の光路遅延測定方法とその測定装置
JP4678236B2 (ja) 光学特性測定装置
Imai et al. High-sensitive all-fiber Michelson interferometer by use of differential output configuration

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11854928

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20137008966

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13978627

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11854928

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1