光纤故障检测模块与方法与流程

光纤故障检测模块与方法
【技术领域】
1.本发明涉及光纤状态监测领域，尤其涉及一种光纤故障检测方法。


背景技术：

2.传统的光时域反射仪，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，最主要的目的是光纤故障定位。传统的otdr(光时域反射仪，英文名称：optical time
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domain reflectometer)基于模拟电路的方式，发射一个脉冲光，然后使用高速adc(指模/数转换器或者模拟/数字转换器，英文全称：analog
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digital converter)进行采样，当检测器进入饱和之后，需要时间才能够退出饱和状态，这样就形成了盲区。
3.由此可见，提供一种改进的光纤故障检测方法是本领域亟需解决的问题。


技术实现要素：

4.本发明针对上述问题，提供一种光纤故障检测方法，解决了现有技术中存在检测时存在盲区的问题。
5.为了解决上述问题，本发明提供一种基于光纤故障检测模块的光纤故障检测方法，该方法通过编码电路、解码电路、激光器、激光器驱动器、测量电路、控制电路、接收机实现，激光器驱动器中集成有激光器驱动电路，控制电路集成于单片机中，编码电路对传输前的电信号进行编码，解码电路对接收到信号进行解码，所述光纤故障检测方法包括以下步骤：
6.步骤一：基于数字电路的编码电路产生特定码型，形成具有编码信息的电信号；
7.步骤二：激光器驱动电路获取编码电路的电信号，在控制电路发光使能的情况下，激光器驱动电路将电信号传输到激光器中；
8.步骤三：激光器将电信号转换成光信号，并发射到光纤中；
9.步骤四：接收机接收从待测光纤反射的信号，并将反射的光信号转换成电信号，如果光纤没有故障，光信号就不会反射到接收机，如果光纤出现故障，光信号就会反射到接收机，接收机将接收到的信号传输给解码电路；
10.步骤五：解码电路获取接收机的信号并进行解码，并将解码信号与编码信号进行比较。
11.步骤六：获取解码电路中解码信号与编码信号的比较结果，比较结果一致产生监测信号并触发测量电路，测量电路根据监测信号的产生时间与发光使能信号的时间差得到光纤故障的位置。。
12.进一步的，所述光纤故障检测方法包括以下步骤：
13.进一步的，步骤四中接收机将信号放大再传输给解码电路。
14.进一步的，步骤五中解码电路对接收到的信号进行信号放大后再进行解码。
15.进一步的，步骤五中的解码信号与编码信号的比较是在解码电路中完成的。
16.再者，本发明中光纤故障检测方法具有以下优点：
17.传统的otdr基于模拟电路的方式，发射一个脉冲光，然后使用高速adc进行采样，当检测器进入饱和之后，需要时间才能够退出饱和状态，这样就形成了盲区。本发明使用了数字电路的方式，发送的是有编码信息的光，不再是脉冲光，码元的宽度低于脉冲光。这样，很难进入接收机的饱和状态；采用了数字电路的方式，相比较与模拟电路，对于信号的质量要求远远低于模拟电路；增加了控制电路，发光的大小，可以控制，可以避免进入盲区。
【附图说明】
18.图1是本发明中光纤故障检测模块的结构示意图。
【具体实施方式】
19.本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是附图中的方向，只是用来解释和说明本发明，而不是用来限定本发明的保护范围。
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.如图1所示，本发明光纤故障检测模块设有编码电路，编码电路基于数字电路产生特定码型，形成具有编码信号的电信号。
22.基于光纤故障检测模块的光纤故障检测方法具有以下步骤：
23.步骤一：编码电路产生特定码型，形成具有编码信息的电信号。编码电路是基于数字电路发出电信号的，比如编码电路发出电信号的编码是发出“1”信号和“0”信号，简单的对应激光器的发光和不发光：
24.发光：“1”信号；
25.不发光：“0”信号。
26.步骤二：激光器驱动电路接收编码电路的电信号，在控制电路使能的情况下，激光器驱动电路将信号传输到激光器中。控制电路发出使能信号，通过激光器驱动电路控制激光器的发光情况，发光情况包括是否发光、发光大小，比如控制电路发光使能的情况下，允许激光器发光。在控制电路使能的情况下，激光器驱动电路才能将信号传输到激光器中。激光器驱动电路集成于激光器驱动器中，激光器驱动器能把接收到的编码信号经过转换，输出到激光器中，便于激光器实现电信号到光信号的转换。
27.步骤三：激光器根据接收到的电信号，将电信号转换成光信号，并发射到光纤中。比如将电信号“0”设定成20毫安、电信号“1”设定成40毫安的光信号，激光器电流越大，激光器的发光功率越大。在控制电路使能的情况下激光器会一直发光，只是根据编码不同，激光器的发光功率会不同。激光器驱动电路根据接收到的编码信息，如“010101010101010101”或者“00110101000111”控制激光器，激光器将电信号转换成光信号。通过激光器把上述这一串信号传输到光纤中，如果有反射，这一串信号会反射到接收机中。
28.步骤四：接收机接收从待测光纤返回的信号，将接收到的光信号转换为电信号并发送给解码电路,如果光纤没有故障，光信号就不会反射到接收机；如果光纤有故障，在故障点有很强烈的信号反射到接收机。接收机将接到的信号放大并反馈给解码电路。如果光信号在光纤里传输过程中遇到光纤异常，如光纤断裂，光信号会反射到接收机。
29.步骤五：解码电路对接收的信号进行解码，并与编码信号进行比较。如果解码后的信号与编码信号一致，解码电路产生信号监测到信号并提供给测量电路。如果解码后的信号与编码信号不一致，数据丢弃。光纤断裂，接收机接收到返回信号，也可以将放大器设置于解码电路中，在解码电路中放大后再进行解码。由于返回的信号比较小，所以需要通过放大器进行放大再进行解码。通过编码与解码，判断接收数据与发射一致，判断数据有效，测试的时间有效，提高了测试的准确度。
30.步骤六：测量电路测量发送发光使能信号与接收信号的时间差判断光纤故障的位置。测量电路测量允许发光和信号监测到的时间差异，通过时间差，获取光纤故障的位置。
31.光纤故障位置＝传输时间/(2*光纤传输速度)。
32.考虑到测试过程中存在测试不准确的情况，因此，测试的时候，首先需要定标，使用不同长度的光纤，测试一组基础数据，获取到不同光纤长度对应的时间，并保存起来，测试的时候，定时扫描，每隔100ms扫描一次，在某一个点连续多次都出现异常，就上报故障，并提供相应的故障距离。
33.本发明中与传统的光是域反射仪相比，本发明发出的不是脉冲光，而是对于光信号编码，编码信号连接到激光器驱动电路。
34.激光器驱动电路，在控制电路使能的情况下，将编码后的信号传输到激光器中。
35.激光器，将编码后的电信号转换为光信号并传输至光纤中。
36.接收机，将光信号转换为电信号并传输给解码电路。
37.解码电路，将接收到的信号与编码信号进行比较，如果一致，就输出监测信号。
38.测量电路，测量使能信号与监测信号的时间差异。
39.本发明中在控制电路允许发光的情况下，激光器驱动电路将编码后的信号传输到激光器中，激光器再把电信号转化为光信号发送到光纤中，如果传输过程中遇到光纤异常，如光纤断裂，光信号会反射到接收机，接收机将光信号转化为电信号传输给解码电路，解码电路对于接收的信号与编码信号进行比较，如果一致就生产信号监测到信号，最后测量电路测试允许发光信号与信号监测到的时间差异，通过时间差可以得出光纤故障地点。
40.本发明中光纤故障检测模块会形成有插接式端口与交换机等进行插接，采用了常规的光模块的封装形式，与光模块具有相同的接口定义，为标准的输入输出接口，可直接插在系统上使用，不需要更改硬件设计，就可以实现光纤故障检测。光纤故障检测模块设置有与交换机进行插接的凹槽，凹槽与交换机的凹槽相对应连接。
41.本发明中控制电路集成于单片机中，使用单片机代替dsp(英文原名叫digital signal processing，简称dsp，即数字信号处理器)，并且在解码电路中使用常规的放大器代替高速adc(analog
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digital converter的缩写，指模/数转换器或者模拟/数字转换器)，整体的方案功耗低于1瓦。
42.本发明中可自动控制艾条的点燃和熄灭，避免了手工点火的危险和不便。
43.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包
含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。