【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤测量，具体涉及一种低成本的光纤长度测量系统及方法。
技术介绍
1、随着光纤网络的发展，大量的高精密的光学器件需求爆发增长，对于光纤长度的测量需求变得越来越多。
2、当前可以用来进行光纤长度测量的方案主要有otdr(光时域反射仪)、ofdr(光频域反射仪)，以及olcr(白光干涉仪)。对这几种方案的优缺点分析如下：1、otdr：该方法通过飞行时间的测量进行长度分析，受限于采样率，最小分辨率可以达到～0.1m量级，优点是实现相对容易，成本低，可用于长距离光纤链路，缺点是不适用于光器件等超短距离的应用场景。2、ofdr：该方法通过线性扫频光源进行频率扫描，通过计算拍频频率进行长度分析，理论的最小分辨率可以达到10nm；缺点是对光源要求较高，尤其是长距离版本，成本较高。3、olcr：该方法通过延时线扫描，将光纤的信息映射到高精度的丝杆运动范围内，可以获得0.1mm的精度。但是测量精度和范围取决于丝杆，这就决定了该设备无法同时测量短距离和长距离样本，且成本相对较高。
3、因此，需要提出一种低成本的光纤长度测量系统及方法，能够简化设备结构、提高系统灵活性，从而在较低的成本条件下准确地测量长距离和短距离光纤的长度，提高光纤测量系统和方法的广泛性和实用性。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种低成本的光纤长度测量系统及方法，用以解决现有光纤测量技术存在测量通用性差、测量成本高的技术问题。
2、为了解决上述问题，一方面，本专利技术提供一种低成本的
3、所述第一时钟晶振和第二时钟晶振与中央处理器连接，中央处理器与激光驱动器连接，所述激光驱动器的输出端与激光二极管的输入端连接；所述中央处理器基于第二时钟对激光二极管进行驱动；所述激光二极管的输出端与待测光纤的一端连接，所述待测光纤的另一端与光电接收模块的接收端连接；所述光电接收模块的输出端与模数转换器的输入端连接、所述模数转换器的输出端与所述中央处理器连接；
4、所述第一时钟晶振用于为所述中央处理器提供本地基准时钟；
5、所述第二时钟晶振用于为所述激光二极管驱动器提供时钟驱动；
6、所述激光二极管驱动器用于接收中央处理器的使能信号并驱动激光二极管发射调制脉冲激光；
7、所述光电接收模块用于接收经过待测光纤传输的所述激光二极管发射的调制脉冲激光，并将光信号转换为模拟电信号；
8、所述模数转换器用于将光电接收模块输出的模拟电信号转换为数字信号并发送给所述中央处理器；
9、所述中央处理器用于接收模数转换器输出的数字信号，基于所述数字信号计算所述待测光纤的长度。
10、进一步的，所述中央处理器为fpga芯片。
11、另一方面，本专利技术还提供了一种低成本的光纤长度测量方法，应用于上述技术方案所述的低成本的光纤长度测量系统中，包括：
12、基于所述中央处理器的处理频率分别设置第一时钟晶振的主尺频率和第二时钟晶振的副尺频率；其中，主尺频率小于副尺频率；
13、根据所述主尺频率得到主尺时钟，根据所述副尺频率得到副尺时钟；将所述主尺时钟作为中央处理器的本地计数时钟、副尺时钟作为激光二极管的驱动时钟，向待测光纤发射调制脉冲激光；
14、光电接收模块接收经过待测光纤传输的所述激光二极管发射的调制脉冲激光，并将所述光信号转换为模拟电信号传输至模数转换器；所述模数转换器将模拟电信号转换为数字信号输入至中央处理器；
15、所述中央处理器根据主尺时钟确定返回脉冲的上升沿信息，根据所述返回脉冲的上升沿信息与主尺时钟和副尺时钟的周期相位关系，得到待测光纤的长度。
16、进一步的，所述中央处理器根据主尺时钟确定返回脉冲的上升沿信息，根据所述返回脉冲的上升沿信息与主尺时钟和副尺时钟的周期相位关系，得到待测光纤的长度，包括：
17、所述中央处理器根据主尺时钟确定发送的第一个脉冲的返回信号的主尺时钟计数周期m；
18、逐个对比第i个返回光脉冲与第m+i个主尺时钟的上升沿，寻找光脉冲的上升沿出现时刻小于等于主尺时钟上升沿的第n个光脉冲，并将所述第n个光脉冲对应的副尺时钟计数周期记录为n；
19、根据主尺时钟计数周期m和副尺时钟计数周期n计算光纤长度。
20、进一步的，根据主尺时钟计数周期m和副尺时钟计数周期n计算光纤长度，包括：
21、所述光纤长度l的计算公式为：
22、l＝[m*t1+n*(t1-t)]*c/fiber_n
23、式中，m为主尺时钟计数周期，n为副尺时钟计数周期，t1为主尺频率对应的时钟周期，t为光脉冲对应的时钟周期，c为光速，fiber_n为待测光纤折射率。
24、进一步的，主尺时钟周期t1和副尺时钟周期t2的时间差满足：
25、t1-t2＝t1/y
26、其中，y为大于0的整数。
27、进一步的，所述y的取值为200。
28、进一步的，所述中央处理器的主频不低于副尺时钟的频率。
29、与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：本专利技术采用主尺频率和副尺频率的精确同步控制，避免了传统光纤测量中常见的时钟漂移或信号误差问题，能够降低光纤长度测量的成本，并且系统在长期使用中能够保持稳定性。特别是在高频率下，时钟同步的精度直接影响测量结果的可靠性，本系统的设计能够有效降低误差，确保测量精度。通过光脉冲经过待测光纤后返回的时间差与时钟周期的关系可以精确地计算出光纤的长度。此外，本系统不依赖高昂的光学仪器，而是利用常规的光电探测器和数字信号处理硬件(如fpga)，使得系统在成本上具有优势。因此可以被广泛应用于低成本光纤长度检测设备，尤其适合需要大规模部署的场景，在光纤通信、光纤网络建设、光纤测试与维护等领域具有重要的应用价值。
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1.一种低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，包括：第一时钟晶振和第二时钟晶振；
2.根据权利要求1所述的低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，所述中央处理器为FPGA芯片。
3.一种低成本的光纤长度测量方法，应用于权利要求1或2中任一所述的低成本的光纤长度测量系统中，其特征在于，包括：
4.根据权利要求1所述的低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，所述中央处理器根据主尺时钟确定返回脉冲的上升沿信息，根据所述返回脉冲的上升沿信息与主尺时钟和副尺时钟的周期相位关系，得到待测光纤的长度，包括：
5.根据权利要求1所述的低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，根据主尺时钟计数周期m和副尺时钟计数周期n计算光纤长度，包括：
6.根据权利要求3所述的低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，主尺时钟周期T1和副尺时钟周期T2的时间差满足：
7.根据权利要求6所述的低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，所述y的取值为200。
8.根据权利要求3所述的低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，所述中央处理器的主频不低于副
...【技术特征摘要】
1.一种低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，包括：第一时钟晶振和第二时钟晶振；
2.根据权利要求1所述的低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，所述中央处理器为fpga芯片。
3.一种低成本的光纤长度测量方法，应用于权利要求1或2中任一所述的低成本的光纤长度测量系统中，其特征在于，包括：
4.根据权利要求1所述的低成本的光纤长度测量系统，其特征在于，所述中央处理器根据主尺时钟确定返回脉冲的上升沿信息，根据所述返回脉冲的上升沿信息与主尺时钟和副尺时钟的周期相位关系，...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗超，吴文鹏，李晓磊，章枭枭，
申请(专利权)人：武汉光谷互连科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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