本发明专利技术涉及光纤长度测量技术领域，尤其是指一种测量光纤长度的装置及其方法，包括前端干涉主光路组合单元、光源、第一光电转换装置、第二光电转换装置、同步采集单元、信号处理单元以及末端调制单元，所述前端干涉主光路组合单元包括第一光分路器、第二光分路器、光衰减器、压电陶瓷信号发生器以及光路延迟线圈；所述末端调制单元包括依次连接的末端盲区消除光纤、载波信号相位调制器和反射装置。本发明专利技术通过相位载波的技术，实现去除噪声影响的目的，使用相位调制器在光路前端加载恒定脉冲作为扰动源，由此获得与之相关的两个扰动信号，通过两个扰动信号之间的时延来获得被测光纤的长度信息。
【技术实现步骤摘要】
一种测量光纤长度的装置及其方法
本专利技术涉及光纤长度测量
，尤其是指一种测量光纤长度的装置及其方法。
技术介绍
随着光纤技术的迅猛发展，提高光纤长度的测量的精度已成为光纤应用领域的重要问题。例如，在光干涉仪器中，往往需要用到多条长度相等的光纤，若精度不够将导致信号的失真或减弱。又如雷达系统中用到的光控相控阵天线对延时光纤的长度误差要求到了毫米量级。目前工程上常用的光纤长度测量方法包括：光时域反射法(OTDR)、光频域反射法(OFDR)、低相干光反射法(OLCR)等。其中，光时域反射法可以测量几十千米数量级的长度，但分辨率较低，仅为0.1km；低相干光反射法可以获得mm量级的测量精度，但测量长度有限，且光源相干条件苛刻；光频域反射法的测量精度和测量长度介于前二者之间，但对光源的相干性和稳定性要求较高。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的问题提供一种测量光纤长度的装置及其方法，通过相位载波的技术，实现去除噪声影响的目的，使用相位调制器在光路前端加载恒定脉冲作为扰动源，由此获得与之相关的两个扰动信号，通过两个扰动信号之间的时延(飞行时间)来获得被测光纤的长度信息。为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供了一种测量光纤长度的装置，包括前端干涉主光路组合单元、光源、第一光电转换装置、第二光电转换装置、同步采集单元、信号处理单元以及末端调制单元，所述前端干涉主光路组合单元包括第一光分路器、第二光分路器、光衰减器、压电陶瓷信号发生器以及光路延迟线圈；所述末端调制单元包括依次连接的末端盲区消除光纤、载波信号相位调制器和反射装置；所述第一光电转换装置和第二光电转换装置分别与同步采集单元连接，所述同步采集单元与所述信号处理单元连接，所述光源、第一光电转换装置和第二光电转换装置分别与第一光分路器连接，所述第一光分路器与第二光分路器连接，且其之间连接有所述光路延迟线圈；所述第二光分路器与光衰减器连接，光衰减器与压电陶瓷信号发生器连接，压电陶瓷信号发生器通过待测光纤与末端调制单元的末端盲区消除光纤连接。其中，所述压电陶瓷信号发生器施加测试信号fm1，相位调制器施加调制频率fm2。其中，所述第一光分路器是3×3光分路器。其中，第二光分路器是2×2光分路器。其中，所述载波信号相位调制器是铌酸锂调制器。其中，所述反射装置是法拉第旋转镜。其中，所述第一光分路器设置有端口1a、端口1b、端口1c、端口1d和端口1e，所述第二光分路器设置有端口2a、端口2b和端口2c，所述光源与端口1a连接，所述第一光电转换装置与端口1b连接，所述第二光电转换装置与端口1c连接，所述端口1e与端口2c连接，所述端口1d通过光路延迟线圈与端口2a连接，所述端口2b与光衰减器连接，所述光衰减器与所述压电陶瓷信号发生器连接。本专利技术还提供了一种测量光纤长度的方法，其从光源输出信号，通过相位载波技术，利用前端干涉主光路组合单元产生干涉信号，经过待测光纤和末端调制单元后，经第一光电转换装置和第二光电转换装置转换为电信号，由信号处理单元解调出长度信息；前端干涉主光路组合单元产生干涉信号，从第一光分路器的端口1b、端口1c输出的信号是一个干涉信号，由如下光路形成：路径I：7-1a-1d-5-2b-2a-3-4-6-12-13-14-13-12-6-4-3-2a-2c-1e-1b/1c；路径II：7-1a-1e-2c-2a-3-4-6-12-13-14-13-12-6-4-3-2a-2b-5-1d-1b/1c。本专利技术的有益效果：本专利技术工作时，从光源输出信号，通过相位载波技术，利用前端干涉主光路组合单元产生干涉信号，经过待测光纤和末端调制单元后，经第一光电转换装置和第二光电转换装置转换为电信号，由信号处理单元解调出长度信息；本专利技术通过相位载波的技术，实现去除噪声影响的目的，使用相位调制器在光路前端加载恒定脉冲作为扰动源，由此获得与之相关的两个扰动信号，通过两个扰动信号之间的时延(飞行时间)来获得被测光纤的长度信息，可以提高长度测量的信噪比；本专利技术使用的同步采集单元为高速同步采集系统，能够提高测量精度，在专利技术中引入光衰减器可以实现不同测量长度的自动匹配，能适配不同长度的光纤的长度测量。附图说明图1为本专利技术的一种测量光纤长度的装置的结构示意图。图2为本专利技术解调出的两个扰动信号之间的延迟关系示意图。在图1至图2的附图标记包括：1、第一光分路器；2、第一光分路器；3、光衰减器；4、压电陶瓷信号发生器；5、光纤延时线圈；6、待测光纤；7、光源；8、第一光电转换装置；9、第二光电转换装置；10、同步采集单元；11、信号处理单元；12、末端盲区消除光纤；13、相位调制器；14、法拉第反射镜；15、前端干涉主光路组合单元；16、末端调制单元。具体实施方式为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本专利技术作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本专利技术的限定。以下结合附图对本专利技术进行详细的描述。一种测量光纤长度的装置，如图1所示，包括前端干涉主光路组合单元、光源、第一光电转换装置、第二光电转换装置、同步采集单元、信号处理单元以及末端调制单元，所述前端干涉主光路组合单元包括第一光分路器、第二光分路器、光衰减器、压电陶瓷信号发生器以及光路延迟线圈；所述末端调制单元包括依次连接的末端盲区消除光纤、载波信号相位调制器和反射装置；所述第一光电转换装置和第二光电转换装置分别与同步采集单元连接，所述同步采集单元与所述信号处理单元连接，所述光源、第一光电转换装置和第二光电转换装置分别与第一光分路器连接，所述第一光分路器与第二光分路器连接，且其之间连接有所述光路延迟线圈；所述第二光分路器与光衰减器连接，光衰减器与压电陶瓷信号发生器连接，压电陶瓷信号发生器通过待测光纤与末端调制单元的末端盲区消除光纤连接。具体地，本专利技术工作时，从光源输出信号，通过相位载波技术，利用前端干涉主光路组合单元产生干涉信号，经过待测光纤和末端调制单元后，经第一光电转换装置和第二光电转换装置转换为电信号，由信号处理单元解调出长度信息；本专利技术通过相位载波的技术，实现去除噪声影响的目的，使用相位调制器在光路前端加载恒定脉冲作为扰动源，由此获得与之相关的两个扰动信号，通过两个扰动信号之间的时延(飞行时间)来获得被测光纤的长度信息，可以提高长度测量的信噪比。本专利技术使用的同步采集单元为高速同步采集系统，能够提高测量精度，在专利技术中引入光衰减器可以实现不同测量长度的自动匹配，能适配不同长度的光纤的长度测量。其中，第一光电转换装置、第二光电转换装置为PINFET光电转换装置。其中，所述压电陶瓷信号发生器施加测试信号fm1，相位调制器施加调制频率fm2。其中，所述第一光分路器是3×3光分路器。其中，第二光分路器是2×2光分路器。其中，所述载波信号相位调制器是铌酸锂调制器。其中，所述反射装置是法拉第旋转镜。其中，所述第一光分路器设置有端口1a、端口1b、端本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种测量光纤长度的装置，其特征在于：包括前端干涉主光路组合单元(15)、光源(7)、第一光电转换装置(8)、第二光电转换装置(9)、同步采集单元(10)、信号处理单元(11)以及末端调制单元(16)，所述前端干涉主光路组合单元(15)包括第一光分路器(1)、第二光分路器(2)、光衰减器(3)、压电陶瓷信号发生器(4)以及光路延迟线圈(5)；所述末端调制单元(16)包括依次连接的末端盲区消除光纤(12)、载波信号相位调制器(13)和反射装置(14)；所述第一光电转换装置(8)和第二光电转换装置(9)分别与同步采集单元(10)连接，所述同步采集单元(10)与所述信号处理单元(11)连接，所述光源(7)、第一光电转换装置(8)和第二光电转换装置(9)分别与第一光分路器(1)连接，所述第一光分路器(1)与第二光分路器(2)连接，且其之间连接有所述光路延迟线圈(5)；所述第二光分路器(2)与光衰减器(3)连接，光衰减器(3)与压电陶瓷信号发生器(4)连接，压电陶瓷信号发生器(4)通过待测光纤(6)与末端调制单元(16)的末端盲区消除光纤(12)连接。/n
【技术特征摘要】
1.一种测量光纤长度的装置，其特征在于：包括前端干涉主光路组合单元(15)、光源(7)、第一光电转换装置(8)、第二光电转换装置(9)、同步采集单元(10)、信号处理单元(11)以及末端调制单元(16)，所述前端干涉主光路组合单元(15)包括第一光分路器(1)、第二光分路器(2)、光衰减器(3)、压电陶瓷信号发生器(4)以及光路延迟线圈(5)；所述末端调制单元(16)包括依次连接的末端盲区消除光纤(12)、载波信号相位调制器(13)和反射装置(14)；所述第一光电转换装置(8)和第二光电转换装置(9)分别与同步采集单元(10)连接，所述同步采集单元(10)与所述信号处理单元(11)连接，所述光源(7)、第一光电转换装置(8)和第二光电转换装置(9)分别与第一光分路器(1)连接，所述第一光分路器(1)与第二光分路器(2)连接，且其之间连接有所述光路延迟线圈(5)；所述第二光分路器(2)与光衰减器(3)连接，光衰减器(3)与压电陶瓷信号发生器(4)连接，压电陶瓷信号发生器(4)通过待测光纤(6)与末端调制单元(16)的末端盲区消除光纤(12)连接。
2.根据权利要求1所述的一种测量光纤长度的装置，其特征在于：所述压电陶瓷信号发生器(4)施加测试信号fm1，相位调制器(13)施加调制频率fm2。
3.根据权利要求1所述的一种测量光纤长度的装置，其特征在于：所述第一光分路器(1)是3×3光分路器。
4.根据权利要求1所述的一种测量光纤长度的装置，其特征在于：第二光分路器(2)是2×2光分路器。
5.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾波，王超，唐璜，
申请(专利权)人：广东复安科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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