【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光学，具体涉及一种基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统及方法。
技术介绍
1、opgw(optical fiber composite overhead groundwire)光缆是一种集光通信和电力输电功能于一体的介质，在现代通信网络中发挥着关键作用。其在城市、乡村甚至跨国通信网络中均有广泛的应用。架空光缆相对于地埋光缆具有安装维护便利、成本较低、易于扩展等优势，因此备受青睐。在当前信息时代，通信技术的发展日新月异，opgw光缆的定位也愈发重要。然而，opgw光缆由于外部环境、人为因素、材料老化、维护等会引发一些故障，故障的快速定位对于故障的修复具有重大意义。传统方式依赖原始竣工材料，利用otdr对光缆故障进行定位，然而由于光缆存在盘留、弧垂、内部光纤余长等情况，使得otdr测得的光学距离无法完全准确的与光缆的物理标记进行精准对应，影响故障恢复的效率。
2、布里渊光时域分析(brillouin optical time domainanalysis，botda)是一种基于布里渊散射原理的光纤传感技术。在光纤中，当一束泵浦光脉冲通过时，其中的光子与光子之间会发生布里渊散射，产生散射光子。这些散射光子的频率受到光纤中的应变和温度变化的影响。通过测量这些散射光子的频率变化，可以计算出光纤中的应变和温度变化情况。botda具有高精度的温度和应变测量能力，可以实时监测光纤中微小的温度和应变变化，为故障检测和定位提供准确数据支持；可覆盖较长光纤距离，能够远距离监测光缆系统的状态，无需人工干预，提高了监测
技术实现思路
1、为此，本专利技术提出一种基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统及方法，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。
2、根据本专利技术的一方面，提出一种基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，该系统包括数据采集模块和数据处理模块；其中，
3、所述数据采集模块用于采集待测光纤返回的布里渊时域信号，所述待测光纤为光纤复合架空地线光缆内部的纤芯，所述光纤复合架空地线光缆架设在杆塔上；
4、所述数据采集模块包括泵浦光调制子模块、探测光调制子模块、数据采集卡13；所述泵浦光调制子模块用于将泵浦光进行脉冲宽度和幅度调制，并将调制后的光脉冲耦合到待测光纤中；所述探测光调制子模块用于将探测光强度进行频率调制，并将频率调制后的参考光从另一端耦合到待测光纤中；所述数据采集卡13用于采集待测光纤返回的布里渊时域信号；
5、所述数据处理模块用于对采集的布里渊时域信号进行处理，以获取两个熔接点之间的直线杆塔的位置；采集的布里渊时域信号包括待测光纤返回的两个时间轨迹的布里渊时域信号；其中，对采集的布里渊时域信号进行处理包括：将两个时间轨迹的布里渊时域信号作差，得到差分时域信号，从而获取布里渊频移周围多个频率的差分时域信号；基于差分时域信号构造差分布里渊谱；拟合获得各位置点差分布里渊光谱的拟合谱，求得布里渊拟合谱的最大值所对应的频移为该位置点的布里渊中心频移，各个位置点的布里渊中心频移构成整根待测光纤的布里渊中心频移曲线；寻找布里渊中心频移曲线的局部极小值点，该局部极小值点与两个熔接点之间的直线杆塔位置一一对应。
6、进一步地，所述数据采集模块还包括激光器1，耦合器2，脉冲源14，微波源15；其中，激光器1的输出端连接耦合器2的输入端，耦合器2的输出端分别连接泵浦光调制子模块的输入端和探测光调制子模块的输入端；脉冲源14的输出端分别连接泵浦光调制子模块中第一电光调制器3的调制端和数据采集卡13的触发端；微波源15的输出端连接探测光调制子模块中第二电光调制器7的调制端。
7、进一步地，所述泵浦光调制子模块包括第一电光调制器3，偏振控制器4，掺铒光纤放大器5，第一环形器6；其中，耦合器2的输出端连接第一电光调制器3的输入端，第一电光调制器3的输出端与偏振控制器4的输入端连通，偏振控制器4的输出端与掺铒光纤放大器5的输入端连通，掺铒光纤放大器5的输出端与第一环形器6的1号端口连通，第一环形器6的2号端口连接待测光纤的一端。
8、进一步地，所述探测光调制子模块包括第二电光调制器7，可调衰减器8，隔离器9；其中，耦合器2的输出端连接第二电光调制器7的输入端，第二电光调制器7的输出端与可调衰减器8的输入端连通，可调衰减器8的输出端与隔离器9的输入端连通，隔离器9的输出端连接待测光纤的另一端。
9、进一步地，所述数据采集模块还包括第二环形器10，光纤光栅滤波器11，光电探测器12；其中，第一环形器6的3号端口与第二环形器10的1号端口连通，第二环形器10的2号端口与光纤光栅滤波器11连通，第二环形器10的3号端口与光电探测器12的输入端连通，光电探测器12的输出端与数据采集卡13连通。
10、进一步地，所述激光器1采用窄线宽分布反馈激光器作为光源。
11、进一步地，所述耦合器2的分光比为50:50；所述第一电光调制器3的消光比为40db。
12、根据本专利技术的另一方面，提出一种基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位方法，所述方法由上述基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统实现，所述方法包括：
13、使脉冲源14分别输出两个不同宽度的电脉冲至第一电光调制器3，利用第一电光调制器3调制获得两个不同宽度的光脉冲，利用数据采集模块采集两个时间轨迹的布里渊时域信号；数据处理模块将采集的两个时间轨迹的布里渊时域信号作差，得到差分时域信号；
14、改变微波源15的微波频率，获得布里渊频移周围多个频率的差分时域信号，基于差分时域信号构造差分布里渊谱；
15、拟合获得各位置点差分布里渊光谱的拟合谱，求得布里渊拟合谱的最大值所对应的频移为该位置点的布里渊中心频移，各个位置点的布里渊中心频移构成整根待测光纤的布里渊中心频移曲线；
16、寻找布里渊中心频移曲线的局部极小值点，该局部极小值点与两个熔接点之间的直线杆塔位置一一对应。
17、进一步地，利用数据采集模块采集待测光纤返回的布里渊时域信号的过程包括：
18、激光器1发出连续光，连续光被耦合器2分成泵浦光和探测光两个分支；利用高消光比的第一电光调制器3通过脉冲源14将上分支的泵浦光强度调制成差分脉冲对；利用偏振控制器4将第一电光调制器3输出的单一偏振态转换成两个正交偏振态，其中偏振控制器4与数据采集卡13触发的电脉冲信号同步；掺铒光纤放大器5本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，包括数据采集模块和数据处理模块；其中，
2.根据权利要求1所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括激光器(1)，耦合器(2)，脉冲源(14)，微波源(15)；其中，激光器(1)的输出端连接耦合器(2)的输入端，耦合器(2)的输出端分别连接泵浦光调制子模块的输入端和探测光调制子模块的输入端；脉冲源(14)的输出端分别连接泵浦光调制子模块中第一电光调制器(3)的调制端和数据采集卡(13)的触发端；微波源(15)的输出端连接探测光调制子模块中第二电光调制器(7)的调制端。
3.根据权利要求2所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，所述泵浦光调制子模块包括第一电光调制器(3)，偏振控制器(4)，掺铒光纤放大器(5)，第一环形器(6)；其中，耦合器(2)的输出端连接第一电光调制器(3)的输入端，第一电光调制器(3)的输出端与偏振控制器(4)的输入端连通，偏振控制器(4)的输出端与掺铒光纤放大器(5)的输入端连通，掺铒光纤放大器(5
4.根据权利要求3所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，所述探测光调制子模块包括第二电光调制器(7)，可调衰减器(8)，隔离器(9)；其中，耦合器(2)的输出端连接第二电光调制器(7)的输入端，第二电光调制器(7)的输出端与可调衰减器(8)的输入端连通，可调衰减器(8)的输出端与隔离器(9)的输入端连通，隔离器(9)的输出端连接待测光纤的另一端。
5.根据权利要求4所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括第二环形器(10)，光纤光栅滤波器(11)，光电探测器(12)；其中，第一环形器(6)的3号端口与第二环形器(10)的1号端口连通，第二环形器(10)的2号端口与光纤光栅滤波器(11)连通，第二环形器(10)的3号端口与光电探测器(12)的输入端连通，光电探测器(12)的输出端与数据采集卡(13)连通。
6.根据权利要求2所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，所述激光器(1)采用窄线宽分布反馈激光器作为光源。
7.根据权利要求2所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，所述耦合器(2)的分光比为50:50；所述第一电光调制器(3)的消光比为40dB。
8.基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位方法，其特征在于，所述方法由权利要求1-7中任一项所述的杆塔定位系统实现；所述方法包括：
9.根据权利要求8所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位方法，其特征在于，利用数据采集模块采集待测光纤返回的布里渊时域信号的过程包括：
...【技术特征摘要】
1.基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，包括数据采集模块和数据处理模块；其中，
2.根据权利要求1所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，所述数据采集模块还包括激光器(1)，耦合器(2)，脉冲源(14)，微波源(15)；其中，激光器(1)的输出端连接耦合器(2)的输入端，耦合器(2)的输出端分别连接泵浦光调制子模块的输入端和探测光调制子模块的输入端；脉冲源(14)的输出端分别连接泵浦光调制子模块中第一电光调制器(3)的调制端和数据采集卡(13)的触发端；微波源(15)的输出端连接探测光调制子模块中第二电光调制器(7)的调制端。
3.根据权利要求2所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，所述泵浦光调制子模块包括第一电光调制器(3)，偏振控制器(4)，掺铒光纤放大器(5)，第一环形器(6)；其中，耦合器(2)的输出端连接第一电光调制器(3)的输入端，第一电光调制器(3)的输出端与偏振控制器(4)的输入端连通，偏振控制器(4)的输出端与掺铒光纤放大器(5)的输入端连通，掺铒光纤放大器(5)的输出端与第一环形器(6)的1号端口连通，第一环形器(6)的2号端口连接待测光纤的一端。
4.根据权利要求3所述的基于差分脉冲对布里渊光时域分析仪的杆塔定位系统，其特征在于，所述探测光调制子模块包括第二电光调制器(7)，可调衰减器(8)，隔离器(9)；其中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：董永康，汤晓惠，陈芳，夏猛，姜桃飞，韩宇，许超，吴广哲，王颖，张儒依，李灿，马伟哲，李蒙，王瑞春，吴俊，周红燕，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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