基于编码脉冲光信号的OTDR装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置和方法，用于对一待测光纤进行检测，该OTDR装置包括光发射单元、光接收单元、主控制单元以及耦合单元；主控制单元对光发射单元和光接收单元分别进行控制；光发射单元用于向待测光纤发送编码脉冲光信号；光接收单元用于接收来自待测光纤的背向散射信号。本发明专利技术的有益效果在于：使用多组编码脉冲，可以对近距离处的光纤使用高分辨率编码，对远距离光纤使用大动态范围编码，不同距离处的事件使用不同编码脉冲进行测试分析，这样对所有距离处的事件测量都可以达到最佳效果，全方位提高了相关OTDR的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光时域反射(OTDR)
，具体涉及一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置及方法。 
技术介绍
光时域反射仪(Optical Time-Domain Reflectometry，OTDR)是通过背向散射和反射信号测量光纤传输特性的仪器。光在光纤中传输时产生的背向散射信号中蕴含了大量信息，由于OTDR测量方式简便而又实用，因而广泛应用于光纤通信领域的施工和维护，随着光纤传感的技术的发展，OTDR在该领域的应用也越来越多。 随着光纤通信中继距离不断增大，对OTDR的动态范围要求也不断增加。动态范围通常定义为光纤初始端信号散射强度与噪声峰值之间的dB差，动态范围越大，可测量的光纤距离越长。通常情况下，提高动态范围主要依靠增加光脉冲宽度和增加累加次数，但由于时间的限制，累加次数只能取一些有限值，而增加光脉冲宽度，意味着分辨率会变差。 相关技术中，光源由发射单脉冲改为发射伪随机序列编码脉冲，然后对接收到的后向散射信号进行相关处理，解调出单脉冲响应曲线。这样，测量信号分辨率与单脉冲分辨率相同，而脉冲能量增加，相应的动态范围也增加了。对基于脉冲编码的OTDR，虽然可以提高动态范围和分辨率，但其可以设置的参数非常有限，对于长光纤测试，相同参数的脉冲编码只能对其中一段光纤的信号得到最佳探测值。例如为了得到较大的动态范围，脉冲编码需要选择较大的脉冲宽度和较长的编码长度，这样，它在短距离处得到的测量结果甚至还不如使用单独的窄脉冲进行测试得到的结果。另外，由于脉冲编码带来额外的噪声，增加编码长度提高的动态范围，要低于提高脉冲宽度所获得的动态范围，测量距离往往又不如大脉冲测量距离。另外，相关算法对信号质量要求较高，若信噪比较低，或者光路中出现信号的饱和，就会导致结果失真或效果变差。 
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置及方法，具体的技术方案如下： 一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，用于对一待测光纤上发生的事件进行检测，该OTDR装置包括主控制单元、光发射单元以及光接收单元，主控制单元与光接收单元连接； 光发射单元用于依次发射多组不同类型的编码脉冲光信号进入待测光纤；编码脉冲光信号是指包含伪随机序列编码的脉冲光信号； 光接收单元用于依次采集由待测光纤返回的多组背向散射光信号，获取检测数据； 主控制单元用于对光接收单元采集到的检测数据进行分析处理。 作为优化方案，光发射单元包括光源和编码生成模块，编码生成模块用于生成驱动编码，并通过驱动编码驱动光源发射多组不同类型的编码脉冲光信号。 作为优化方案，主控制单元还与光发射单元连接，主控制单元用于设置调制参数，并根据调制参数发送驱动信号对编码生成模块进行控制。 作为优化方案，调制参数包括编码脉冲光信号的编码长度、编码类型、脉冲宽度、脉冲强度和激光波长中的至少一种。 作为优化方案，光接收单元包括光探测模块，光探测模块接收背向散射信号，并将背向散射信号转换为初始电信号， 作为优化方案，光接收单元还包括依次连接的放大模块、滤波模块和模数转换模块；初始电信号依次经过放大模块、滤波模块和模数转换模块后，获得检测数据。 作为优化方案，光接收单元包括分光模块以及至少两个光探测模块，分光模块将背向散射信号分为若干不同波段的散射分信号，并将散射分信号分别输入对应的光探测模块。 作为优化方案，光接收单元还包括至少一组依次连接的放大模块、滤波 模块和模数转换模块；每个光探测模块对应一组放大模块、滤波模块和模数转换模块。 作为优化方案，主控制单元还用于设置通道参数，并根据通道参数对光探测模块、放大模块、滤波模块以及模数转换模块进行控制。 作为优化方案，通道参数包括光探测偏置电压、放大增益倍数、带宽选择参数以及滤波参数。 作为优化方案，还包括耦合单元，耦合单元的一端分别与光发射单元和光接收单元连接，耦合单元的另一端与待测光纤连接。 作为优化方案，每个光探测模块与分光模块之间均设有一个滤光片。 作为优化方案，分光模块为分光器。 作为优化方案，耦合单元为双向耦合器或环形器。 一种基于编码脉冲光信号的OTDR方法，用于对一待测光纤进行检测，包括如下步骤： 步骤a，向待测光纤依次发送多组编码脉冲光信号；其中，编码脉冲光信号是指包含伪随机序列编码的脉冲光信号； 步骤b，依次采集由待测光纤返回的多组背向散射信号，获取多组检测数据； 步骤c，对采集到的多组检测数据进行分析处理，获得最优的OTDR曲线图和事件列表。 作为优化方案，每一组编码脉冲光信号均由对应的驱动编码驱动。 作为优化方案，编码脉冲光信号的驱动方法具体为： 设置多组调制参数，根据每一组调制参数生成一组对应的驱动编码，每一组驱动编码驱动生成一组对应的编码脉冲光信号。 作为优化方案，驱动编码为格雷码。 作为优化方案，步骤b中对每一组背向散射信号的采集具体为： 对一组背向散射信号依次进行光电转换、放大滤波以及模数转换，获得一组检测数据。 作为优化方案，步骤b中对每一组背向散射信号的采集具体为： 对一组背向散射信号进行分光，获得若干不同波段的散射分信号，再对每一路散射分信号分别进行光电转换、放大滤波以及模数转换，获得一组不同种类的检测数据。 作为优化方案，步骤c中对多组检测数据的分析处理具体为： 步骤c1，数据解码，采用与驱动编码对应的逆阵对采集到的各组检测数据分别进行数据解码，并存储； 步骤c2，查找饱和事件，进行数据补偿； 步骤c3，事件搜索，对解码后的每一组数据进行分析，搜索光纤链路中存在的所有事件，计算事件参数，获得事件列表； 步骤c4，对多组检测数据进行组合，根据组合后的数据生成最优的OTDR曲线图。 作为优化方案，步骤c3中的事件参数的获取方法具体为： 参照不同的事件类型将每一组数据根据对应的调制参数设置优先级，所有事件的所有参数，都由相应的优先级最高的检测数据中提取。 作为优化方案，步骤c4中的数据组合方法具体为： 在无事件处，若信噪比不低于一预设的阈值，则选择最小脉冲采集信号； 在有事件处，选择对事件类型识别最佳的采集信号。 与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果： (1)本专利技术使用多组编码脉冲，可以对近距离处的光纤使用高分辨率编码，对远距离光纤使用大动态范围编码，不同距离处的事件使用不同编码脉冲进行测试分析，这样对所有距离处的事件测量都可以达到最佳效果，全方位提高了相关OTDR的性能； (2)本专利技术可实现对瑞利散射、拉曼散射、布里渊散射的同时检测，得到的事件参数中包括反射率、损耗、衰减率、温度、应力等，丰富了OTDR的测试功能。 附图说明图1为本专利技术的结构框图； 图2为实施例1的结构框图； 图3为实施例2的结构框图； 图4为不同调制参数下的测量曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，用于对一待测光纤上发生的事件进行检测，该OTDR装置包括主控制单元、光发射单元以及光接收单元，所述主控制单元与所述光接收单元连接，其特征在于，所述光发射单元用于依次发射多组不同类型的编码脉冲光信号进入待测光纤；所述编码脉冲光信号是指包含伪随机序列编码的脉冲光信号；所述光接收单元用于依次采集由所述待测光纤返回的多组背向散射光信号，获取检测数据；所述主控制单元用于对所述光接收单元采集到的检测数据进行分析处理。

【技术特征摘要】
1.一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，用于对一待测光纤上发生的
事件进行检测，该OTDR装置包括主控制单元、光发射单元以及光接收单元，
所述主控制单元与所述光接收单元连接，其特征在于，
所述光发射单元用于依次发射多组不同类型的编码脉冲光信号进入待测
光纤；所述编码脉冲光信号是指包含伪随机序列编码的脉冲光信号；
所述光接收单元用于依次采集由所述待测光纤返回的多组背向散射光信
号，获取检测数据；
所述主控制单元用于对所述光接收单元采集到的检测数据进行分析处
理。
2.根据权利要求1所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，其特
征在于，所述光发射单元包括光源和编码生成模块，所述编码生成模块用于
生成驱动编码，并通过所述驱动编码驱动所述光源发射多组不同类型的编码
脉冲光信号。
3.根据权利要求2所述的基于多波长脉冲光信号的OTDR装置，其特征
在于，所述主控制单元还与所述光发射单元连接，所述主控制单元用于设置
调制参数，并根据所述调制参数发送驱动信号对所述编码生成模块进行控制。
4.根据权利要求3所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，其特
征在于，所述调制参数包括所述编码脉冲光信号的编码长度、编码类型、脉
冲宽度、脉冲强度和激光波长中的至少一种。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，
其特征在于，所述光接收单元包括光探测模块，所述光探测模块接收所述背
向散射信号，并将所述背向散射信号转换为初始电信号。
6.根据权利要求5所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，其特
征在于，所述光接收单元还包括依次连接的放大模块、滤波模块和模数转换
模块；所述初始电信号依次经过所述放大模块、所述滤波模块和所述模数转
换模块后，获得所述检测数据。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，
其特征在于，所述光接收单元包括分光模块以及至少两个光探测模块，所述
分光模块将所述背向散射信号分为若干不同波段的散射分信号，并将所述散
射分信号分别输入对应的光探测模块。
8.根据权利要求7所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，其特
征在于，所述光接收单元还包括至少一组依次连接的放大模块、滤波模块和
模数转换模块；每个所述光探测模块对应一组所述放大模块、所述滤波模块
和所述模数转换模块。
9.根据权利要求6或8所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，
其特征在于，所述主控制单元还用于设置通道参数，并根据所述通道参数对
所述光探测模块、放大模块、滤波模块以及模数转换模块进行控制。
10.根据权利要求9所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，其
特征在于，所述通道参数包括光探测偏置电压、放大增益倍数、带宽选择参
数以及滤波参数。
11.根据权利要求1所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，其
特征在于，还包括耦合单元，所述耦合单元的一端分别与所述光发射单元和
所述光接收单元连接，所述耦合单元的另一端与所述待测光纤连接。
12.根据权利要求7所述的一种基于编码脉冲光信号的OTDR装置，其
特...

【专利技术属性】
技术研发人员：林彦国，
申请(专利权)人：上海温光自动化技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31