专利名称：光纤断点的查找方法
光纤断点的查找方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤断点的查找方法，尤指一种通过比较光的插入损 耗来判定光纤断点位置的方法，该方法中还通过一补偿算法对所测值进行 补偿，从而提高查找断点的精度。
背景技术：
为保证系统连接的质量，减少故障因素以及故障时找出光纤的故障点， 需要对光纤进行检测。检测的方法有很多，主要分为人工简易测量和精密 仪器测量。其中，人工简易测量一般用于快速检测光纤的通断和施工时用 来分辨挑选光纤束中的特定光纤。它是用一个筒易光源从光纤的一端打入 可见光，从另一端观察哪一根发光来实现的。这种方法虽然简便，但它不 能定量测量光纤的衰减和光纤的断点。至于精密仪器测量则是使用光功率
计或光时域反射仪(OTDR)对光纤进行定量测量，可测出光纤的衰减和接头 的衰减，甚至可测出光纤的断点位置。这种测量可用来定量分析光纤网络 出现故障的原因和对光纤网络产品进行评价。
另一种量测方法则为背向散射法，其是一种沿光纤长度上测量衰减的 方法。当光束沿光纤传播时，由于纤芯折射率的细微不均匀会不断产生瑞 利散射，部分散射光会反向回到输入端，即在光纤中，光功率绝大部分为 前向传播，但有很少部分会朝发光器背向散射。将激光入射到光纤中，并 监测这些反向散射光的强度变化，可以得到沿光纤长度分布的衰减曲线。
采用这项技术可以探测光纤中散射系数、损耗及连接点、耦合点、断点等 的情况。测量中的反向散射光有两种， 一种是瑞利散射光，另一种是光纤 断面或光纤连接处产生的菲涅尔反射。在发光器处利用分光器观察背向散 射的时间曲线，从一端不仅能测量接入的均匀光纤的长度和衰减，而且能
测出局部的不规则性、断点及在接头和连接器引起的光功率损耗。OTDR 量测则是基于光的背向散射与菲涅耳反射原理，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。
然，利用OTDR进行断点位置测量存在如下弊端
1. 由于其是通过测量回损的方法来查找信号，当信号偏弱、回损值太 小时，就没有办法找到断点；
2. 由于光在光纤中因距离远而损耗加大，使得近距离处反射量大，远 程反射量小，因而同等材质的光纤在反射量中表现出的数据效果不一，影 响最后对断点的判断。
故，有必要提供一种量程远、精度高的光纤断点的查找方法，以解决 现有技术所存在的缺陷。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种量程远、精度高的光纤断点的查找方 法，该方法采用测量光在光纤中的回损值与插损值的综合结果来准确查找 光纤中的损耗点。
本发明的另一目的在于提供一种高精度的光纤断点的查找方法，该方 法通过对损耗光进行补偿，来提高光纤断点的查找精度。
本发明的再一目的在于提供一种量程远的光纤断点的查找方法，该方 法将传统的激光测距仪转移到光纤中，以加大测量距离，从而在较大范围
内查找断点的4立置，并且通过配合一光纤断点定位算法，在加大测量3巨离 的同时还会提高测量精度。
依据本发明的上述目的，本发明提供一种利用断点定位仪进行光纤断
点查找的方法，其包括断点定位仪发射脉沖信号至光纤；断点定位仪接 收来自光纤的反射信号，并对反射信号进行补偿；将补偿后的信号送至一 采样电路进行采样，以取得断点定位仪所发射的脉冲信号；以及利用一数 据处理电路计算脉沖信号取得时所对应的时间与发射信号发射时的时间 差，从而得出光纤断点的位置。
其中对反射信号进行补偿的步骤进一步包括根据补偿公式对光纤中 反射回来的测量值进行补偿，补偿公式为Y1二YH0 (D*n),其中，Y为实 际测到的反射值，D为距离的公里数，Yl为补偿后的反射值，n为光在单模 光纤中传输的损耗量的二倍。
其中将补偿后的信号送至一采样电路进行采样的步骤进一步包括
步骤一，断点定位仪发送第一宽度的脉沖至光纤，信号从光纤返回后， 以第 一 频率进行采样，得出断点的位置在某 一 比较大的区域之间；
步骤二，在步骤一得出的区域之内，采用一小于第一宽度的第二宽度 的脉沖发射一次信号，信号自光纤返回后，以一大于第一频率的第二频率 进行采样，从而得出断点位置在一个更小的区域内；以及
不断重复步骤二，直到最终确定断点的位置。
与现有技术相比，本发明将传统的激光测距仪转移到光纤中，提高了 测量量程，并且通过配合一光纤断点定位算法，在加大测量距离的同时还 会提高测量精度。另外，本发明还通过对一补偿算法对损耗光进行补偿， 从而提高了光纤断点测定的精度。
参考多个附图、借助于本发明实施例的非限制性实施例详细介绍本发
明
图1为现有的激光测距仪的电路框架图。
图2为本发明中利用光纤断点定位仪测量断点位置的原理图。
图3为本发明中光在光纤中传输的信号衰减及断点处的异常反射示意图。
图4为本发明中采样方法的原理示意图。
具体实施方式
本发明将传统的激光测距仪方法应用到光纤中，以查找光纤断点的位 置。传统的激光测距的原理如图l所示，通过发射电路，由LD(激光二极管) 发射一个脉沖信号打到目标物，信号通过目标物反射之后由APD (光电二极 管)接收，之后通过接收电路将信号进行放大并还原成原先的脉沖信号，此 信号传到信号采样电路中进行采样，并交予数据处理部分进行处理，可算出 脉沖信号取得时所对应的时间与发射信号发射时的时间差，由此通过光速的 计算，可以得出目标物的距离。
本发明采用测距仪量测距离的技术，应用于光纤断点的量测，可增大量 程，例如约增大到30Km。参见图2所示，与测距仪类似，光纤断点定位仪ll 也包括光信号的收发电路、信号采样电路以及数据处理电路等。结合图2及3， 光纤断点定位仪11的光发射部分发射一个脉冲信号打到光纤12上，光信号在 光纤中传输，传输过程中光会发生反射，当遇到断点时，断点处发生异常反 射(反射量突然增大，又迅速回落)，反射光由光纤断点定位仪ll的光接收部
分接收，之后通过接收电路将信号进行放大并还原成原先的脉冲信号，此信 号传到信号采样电路中进行采样，并交予数据处理部分进行处理，可算出脉 沖信号取得时所对应的时间与发射信号发射时的时间差，由此通过光速的计 算，可以得出光纤断点的位置。
图3中，A—B之间的高度为遇到断点时的反射量，B — C之间的高度为光 的损耗量，本发明之前的现有技术为测量A—B之间的高度，当高度达到一定 量时判断为找到了断点的位置。然而，由于A—B之间的高度会随着断点的不 同类型而改变，反射量小到一定程度时高度会很小，因而没有办法找到断点 的位置。因此，本发明还提出一种比较插入损耗的办法来代替现有技术中比 较回损的办法，以降低查找断点的难度。由于断点所在位置的B—C之间的高 度会很大，因此，本发明通过计算A—B与B—C之间的高度和来查找断点， 使得找到断点的难度大大降低。
本发明不但可以降低查找断点的难度，也可以提高测量断点位置的精 度。因此，本发明还提出一些供光纤断点定位仪所釆用的光纤断点定位算法 (包括补偿方法和采样方法)，以提高光纤断点定位仪测量断点的精度。
其中，补偿方法详述如下
首先，由试验和相关公知技术得知波长为1550nm的光在单模光纤中传输 的损耗量为0.2db/km;
其次，根据补偿公式对光纤中反射回来的测量值进行一个与距离有关的 补偿，以抵消距离的损耗，补偿公式如下
Y1=Y*10 (D*0.4)
其中Y为实际测到的反射值，D为距离的公里数，Yl为补偿后的反射 值，距离乘以0.4是因为每公里0.2dB的损失量，且光反射的时候是在光纤中
来回的总距离，因此相当于每公里0.4dB的损耗。
藉此，光在光纤中传输造成的损失得以补偿，因此可以提高断点的测量精度。
请参见图4所示，采样方法详述如下
步骤一，釆用一个宽度为W1秒的第一脉沖发射一次，信号返回之后，以 第 一 采样频率进行采样，得出断点的位置在某 一 比较大的区域之间；
步骤二，在步骤一得出的区域之内，采用一个宽度为W2秒的第二脉冲 (W2小于W1)发射一次信号，信号返回之后，以大于第一采样频率的第二 采样频率进行采样，从而得出断点位置在一个更小的区域内；
步骤三，重复步骤二，继续减小发射脉冲的宽度，提高采样频率，直到 最终确定断点的位置。
藉此，本发明解决了测距时高精度和远距离不能同时满足的问题，使得 两项指标都能大幅的提高。
权利要求
1.一种利用断点定位仪进行光纤断点查找的方法，包括断点定位仪发射脉冲信号至光纤；断点定位仪接收来自光纤的反射信号，并对反射信号进行补偿；将补偿后的信号送至一采样电路进行采样，以取得断点定位仪所发射的脉冲信号；以及利用一数据处理电路计算脉冲信号取得时所对应的时间与发射信号发射时的时间差，从而得出光纤断点的位置。
2. 如权利要求l项所述的方法，其特征在于所述对反射信号进行补偿 的步骤进一步包括根据补偿公式对光纤中反射回来的测量值进行补偿，补 偿公式为Y1-Y8140 (D*n)，其中，Y为实际测到的反射值，D为距离的公里 数，Yl为补偿后的反射值，n为一预先设定的系数。
3. 如权利要求2项所述的方法，其特征在于所述n为光在单模光纤中 传输的损耗量的二倍。
4. 如权利要求2项所述的方法，其特征在于所述n的值为0.4。
5. 如权利要求l项所述的方法，其特征在于所述将补偿后的信号送至 一采样电路进行采样的步骤进一步包括步骤一，断点定位仪发送第一宽度的脉沖至光纤，信号从光纤返回后， 以第一频率进行采样，得出断点的位置在一初始区域内；以及步骤二，在初始区域之内，采用一第二宽度的脉冲发射一次信号，信号 自光纤返回后，以一第二频率进行采样，从而得出断点位置在一优选区域内； 其中第二宽度小于第一宽度，第二频率大于第一频率，优选区域小于初始区域。
6. 如权利要求5项所述的方法，其特征在于所述步骤二之后更包括 将优选区域作为新的初始区域，不断减小发送脉冲的宽度，增大采样频率， 重复步骤二，不断得到小于初始区域的新的优选区域，至确认断点位置为止。
7. —种利用断点定位仪进行光纤断点查找的方法，包括 断点定位仪发射脉冲信号至光纤； 断点定位仪接收来自光纤的反射信号；将反射信号送至一采样电路进行采样，以取得断点定位仪所发射的脉沖 信号；以及利用 一 数据处理电路计算脉冲信号取得时所对应的时间与发射信号发 射时的时间差，从而得出光纤断点的位置。
8. 如权利要求7项所述的方法，其特征在于该方法还包括根据一补偿 公式对反射信号进行补偿的步骤，该补偿公式为Y1-YM0 (D*n)，其中，Y 为实际测到的反射值，D为距离的公里数，Yl为补偿后的反射值，n为一预先 设定的系数。
9. 如权利要求8项所述的方法，其特征在于所述n为光在单模光纤中传 输的损耗量的二倍。
10. 如权利要求8项所述的方法，其特征在于所述n的值为0.4。
11. 如权利要求7项所述的方法，其特征在于所述将反射信号送至一采 样电路进行采样的步骤进一步包括步骤一，断点定位仪发送第一宽度的脉冲至光纤，信号从光纤返回后， 以第一频率进行采样，得出断点的位置在一初始区域内；以及步骤二，在初始区域之内，采用一第二宽度的脉冲发射一次信号，信号 自光纤返回后，以一第二频率进行采样，从而得出断点位置在一优选区域内； 其中第二宽度小于第一宽度，第二频率大于第一频率，优选区域小于初始区域。
12. 如权利要求ll项所述的方法，其特征在于所述步骤二之后更包括 将优选区域作为新的初始区域，不断减小发送脉冲的宽度，增大采样频率， 重复步骤二，不断得到小于初始区域的新的优选区域，至确认断点位置为止。
13. —种利用断点定位仪进行光纤断点定位之方法，包括步骤一，断点定位仪发送第一宽度的脉沖至光纤，讯号从光纤返回后， 以第一频率进行采样，得出断点的位置在一初始区域内；步骤二，在初始区域之内，采用一第二宽度的脉冲发射一次讯号，讯号 自光纤返回后，以一第二频率进行采样，从而得出断点位置在一优选区域内； 其中第二宽度小于第一宽度，第二频率大于第一频率，优选区域小于初始区 域；以及将优选区域作为新的初始区域，不断减小发送脉沖的宽度，增大采样频 率，重复步骤二，不断得到小于初始区域的新的优选区域，至确认断点位置 为止。
全文摘要
本发明提供一种利用断点定位仪进行光纤断点查找的方法。该方法包括断点定位仪发射脉冲信号至光纤；断点定位仪接收来自光纤的反射信号，并对反射信号进行补偿；将补偿后的信号送至一采样电路进行采样，以取得断点定位仪所发射的脉冲信号；以及利用一数据处理电路计算脉冲信号取得时所对应的时间与发射信号发射时的时间差，从而得出光纤断点的位置。
文档编号G01R31/08GK101114004SQ200610109080
公开日2008年1月30日 申请日期2006年7月28日 优先权日2006年7月28日
发明者周梅锋 申请人:亚洲光学股份有限公司