一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统技术方案

本发明专利技术提供了一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统，运用于光缆线路运维技术领域，包括：Arm处理核心、光源及光开关驱动电路、窄线宽脉冲光源、第一宽带光源、第二宽带光源、第一光纤放大器、第一光开关、波分复用器、三端光环型器、光接口、通信光纤、第二光开关、第二光纤放大器、光电探测器、模拟开关、第一放大电路、第二放大电路、高速数据采集模块和触换显示模块，实现DVS系统和OTDR系统在底层硬件光路和控制上的结合，包括同一光接口、同一光电探测器、通过两种光开关的统一控制实现OTDR和DVS功能的切换，实现单一系统设备的功能集合性和便捷控制性。能集合性和便捷控制性。能集合性和便捷控制性。

A system combining optical time domain reflectometer and optical fiber vibration sensor

【技术实现步骤摘要】
一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统


[0001]本专利技术涉及光缆线路运维
，特别涉及为一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统。

技术介绍

[0002]光时域反射仪通过对测量曲线的分析，了解光纤的均匀性、缺陷、断裂、接头耦合等若干性能的仪器。它根据光的后向散射与菲涅耳反向原理制作，利用光在光纤中传播时产生的后向散射光来获取衰减的信息，可用于测量光纤衰减、接头损耗、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等，是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。
[0003]光纤振动传感有多种技术方案，其中，基于相位敏感光时域反射 (Φ
‑
OTDR) 技术的分布式光纤振动传感系统，因具有只需接入单芯光纤的单端、分布式高精度定位等优势，在基于通信光纤的入侵探测、周界安防和基础设施安全监控等方面得到越来越多的应用。
[0004]对于以上两类技术，前者OTDR一般是作为光通讯最常用的检测和运维仪表；后者由于较高的技术研发和成本门槛，一般也是做成机架式的系统主机，用于光通信线路、石油天然气管道、电力通讯管网的在线安全监测及外破威胁定位预警。两种技术一般没有在同一系统或设备中有机的结合。
[0005]从行业应用角度，光纤通信线路运维场景中，除了OTDR，还有一类常用到“光缆普查仪”设备，它基于马赫
‑
曾德干涉原理的振动传感技术，接入光纤一端后，可识别出对光纤本体的敲击信号，从而可用于现场多根光缆的识别区分，但由于此技术不能定位，所以无法探测出线路故障的具体位置。
[0006]在光传输线路的运维领域，OTDR是最常用的仪表设备，但它只能探测光纤当前的损耗、断裂状态，其探测各损耗、反射、断点事件的位置数据是该处到机房光纤端点的光纤长度，即纤长。利用OTDR难以将与纤长“米标”与实际线路现场的位置快速对应，从而超正快速高效找到需要修复的位置和目标光纤；运维中另一在用的设备是光缆普查仪，它基于M
‑
Z干涉原理，可以通过敲击现场光纤来判断是否为目标光纤，但它无法定位，还是解决不了准确找到故障位置的问题。当前缺少一种兼具OTDR光纤状态探测和精确定位振动传感相结合的仪器，以解决对光传输线路的状态探测、故障发现、准确定位、目标缆识别等问题。
[0007]由此本专利技术提出一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统。

技术实现思路

[0008]本专利技术旨在解决当前缺少一种兼具OTDR光纤状态探测和精确定位振动传感相结合的仪器，以解决对光传输线路的状态探测、故障发现、准确定位、目标缆识别等问题，提供一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统。
[0009]本专利技术为解决技术问题采用如下技术手段：本专利技术提供一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统，包括：Arm处理核心、光源及光开关驱动电路、窄线宽脉冲光源、第一宽带光源、第二宽带光源、第一光纤放大
器、第一光开关、波分复用器、三端光环型器、光接口、通信光纤、第二光开关、第二光纤放大器、光电探测器、模拟开关、第一放大电路、第二放大电路、高速数据采集模块和触换显示模块；所述触换显示模块电连接Arm处理核心，所述Arm处理核心电连接光源及光开关驱动电路和高速数据采集模块，所述光源及光开关驱动电路分别电连接窄线宽脉冲光源、第一宽带光源、第二宽带光源、第一光纤放大器、第一光开关、第二光开关、第二光纤放大器和模拟开关，所述窄线宽脉冲光源信号连接第一光纤放大器，所述第一光纤放大器信号连接第一光开关的第二端口，所述第一宽带光源信号连接第一光开关的第一端口，所述第一开关的第三端口信号连接波分复用器，所述第二宽带光源信号连接波分复用器，所述波分复用器信号连接三端光环型器的第一端口，所述三端光环型器的第二端口和第三端口分别信号连接有第二光开关的第一端口和光接口，所述第二光开关的第二端口和端口4与第二光纤放大器信号连接，所述第二光开关的3端口还信号连接有光电探测器，所述光电探测器信号连接模拟开关，所述模拟开关分别通过信号连接第一放大电路和第二放大电路信号连接高速数据采集模块；所述结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统包括两种工作模式，所述工作模式分别为：OTDR模式和DVS模式；所述通信光纤通过接入光接口来实现光纤的OTDR探测和振动传感探测。
[0010]进一步的，所述第一宽带光源和第二宽带光源波长不同，当第二宽带光源波长被激活时，光源及光开关驱动电路仅驱动第二宽带光源发出光脉冲，关闭第二宽带光源供电;当第一宽带光源波长被激活时，光源及光开关驱动电路仅驱动第一宽带光源发出光脉冲，关闭第二宽带光源供电；所述触换显示模块供用户选定波长长度。
[0011]进一步的，所述OTDR模式包括：光源及光开关驱动电路关闭窄线宽脉冲光源、第一光纤放大器和第二光纤放大器的供电，将第一光开关切换到1通3，将第二光开关切换到1通3且2通4，控制模拟开关将探测器输出信号的通路切换到第一放大电路；根据用户在界面选定的波长、探测距离、脉宽等参数，对应波长的第一宽带光源或第二宽带光源发出的光脉冲，通过波分复用器进入三端光环型器的第一端口，从第二端口输出，通过光接口进入通信光纤，脉冲光与光纤材料发生瑞利散射效应，其中背向瑞利散射光回到光接口进入三端光环型器的第二端口，并从第三端口进入第二光开关的第一端口并从第三端口输出，通过探测器转为电信号后经模拟开关进入第一放大电路，放大后的电信号进入高速数据采集模块，转为数字信号进入Arm处理核心，被解调计算后得到光纤的OTDR数据和事件，数据、事件和曲线。
[0012]进一步的，所述DVS模式包括：光源及光开关驱动电路关闭第一宽带光源和1第二宽带光源，开启第一光纤放大器和第二光纤放大器的供电，控制第一光开关切换到2通3，控制第二光开关切换到1通4且2通3，控制模拟开关将探测器输出信号的通路切换到第二放大电路；用户设定好脉宽、探测长度、探测阈值等参数后，光源及光开关驱动电路驱动窄线宽脉冲光源发出激光脉冲，通过第一光纤放大器放大后通过第一光开关的第二端口和3进入波分复用器，再输入三端光环型器的第一端口，从第二端口输出经过光接口进入通信光纤，激光脉冲与光纤材料发生瑞利散射，窄线宽激光的散射光还会发生相干，并携带光信号的相位信息；背向瑞利散射通过光接口回到三端光环型器第二端口，并通过第三端口进入第
二光开关第一端口，再由端口4进入第二光纤放大器，散射光被放大后进入第二光开关第二端口，再通过第三端口进入光电探测器，被转换为电信号后经模拟开关输出到第二放大电路放大，进入高速数据采集模块，转为数字信号进入Arm处理核心，其中的相位信息被解调计算后，得到光纤全线的振动信号和位置信息，并与设定的域值比较，相关结果在触摸显示模块进行显示输出，完成光纤振动测量。
[0013]进一步的，所述窄线宽脉冲光源的脉冲调制方式，可以是对激光器的直接调制，也可以是用声光调制器或电光调制器将激光器输出的连续光信号调制为脉冲信号。
[0014]进一步的，所述光源及光开关驱动电路通过控制第一光开关通路状态，将同为相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统，其特征在于，包括：Arm处理核心、光源及光开关驱动电路、窄线宽脉冲光源、第一宽带光源、第二宽带光源、第一光纤放大器、第一光开关、波分复用器、三端光环型器、光接口、通信光纤、第二光开关、第二光纤放大器、光电探测器、模拟开关、第一放大电路、第二放大电路、高速数据采集模块和触换显示模块；所述触换显示模块电连接Arm处理核心，所述Arm处理核心电连接光源及光开关驱动电路和高速数据采集模块，所述光源及光开关驱动电路分别电连接窄线宽脉冲光源、第一宽带光源、第二宽带光源、第一光纤放大器、第一光开关、第二光开关、第二光纤放大器和模拟开关，所述窄线宽脉冲光源信号连接第一光纤放大器，所述第一光纤放大器信号连接第一光开关的第二端口，所述第一宽带光源信号连接第一光开关的第一端口，所述第一开关的第三端口信号连接波分复用器，所述第二宽带光源信号连接波分复用器，所述波分复用器信号连接三端光环型器的第一端口，所述三端光环型器的第二端口和第三端口分别信号连接有第二光开关的第一端口和光接口，所述第二光开关的第二端口和端口4与第二光纤放大器信号连接，所述第二光开关的3端口还信号连接有光电探测器，所述光电探测器信号连接模拟开关，所述模拟开关分别通过信号连接第一放大电路和第二放大电路信号连接高速数据采集模块；所述结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统包括两种工作模式，所述工作模式分别为：OTDR模式和DVS模式；所述通信光纤通过接入光接口来实现光纤的OTDR探测和振动传感探测。2.根据权利要求1所述的结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统，其特征在于，所述第一宽带光源和第二宽带光源波长不同，当第二宽带光源波长被激活时，光源及光开关驱动电路仅驱动第二宽带光源发出光脉冲，关闭第二宽带光源供电;当第一宽带光源波长被激活时，光源及光开关驱动电路仅驱动第一宽带光源发出光脉冲，关闭第二宽带光源供电；所述触换显示模块供用户选定波长长度。3.根据权利要求1或2所述的结合光时域反射仪及光纤振动传感器的系统，其特征在于，所述OTDR模式包括：光源及光开关驱动电路关闭窄线宽脉冲光源、第一光纤放大器和第二光纤放大器的供电，将第一光开关切换到1通3，将第二光开关切换到1通3且2通4，控制模拟开关将探测器输出信号的通路切换到第一放大电路；根据用户在界面选定的波长、探测距离、脉宽等参数，对应波长的第一宽带光源或第二宽带光源发出的光脉冲，通过波分复用器进入三端光环型器的第一端口，从第二端口输出，通过光接口进入通信光纤，脉冲光与光纤材料发生瑞利散射效应，其中背向瑞利散射光回到光接口进入三端光环型器的第二端口，并从第三端口进入第二光开关的第一端口并从第三端口输出，通过探测器转为电信号后经模拟开关进入第一放大电路，放大后的电信号进入高速数据采集模块，转为数字信号进入Arm处理核心，被解调计算后得到光纤的OTDR数据和事件，数据、事件和曲线。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承勇，秦典超，张永洪，陈亚，刘辉，
申请(专利权)人：无锡远知科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：