专利名称：光缆机械性能试验的瞬态衰耗变化监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光缆机械性能试验监测装置，尤其涉及一种光缆机械性能试验的 瞬态衰耗变化监测装置。
背景技术：
光缆是用于保护光纤以减少其承受外界环境影响，提高光纤敷设能力和使用寿命 的基本技术手段。光缆可以避免光纤直接承受外界各种机械和环境的影响，所以机械性能 在光缆生产与应用中处于十分重要的地位。由于光缆的目的在于保护光纤，所以光缆的机 械性能试验就以光纤传输性能的检验结果为基本依据。目前主要是监测光纤的应变和衰耗 变化，监测光缆机械性能的仪表基本都采用的是光纤应力应变测试系统。光纤应力应变测 试系统一般以PK2800或CD400为基础，辅以光倒换开关以及控制计算机等以监测多根光纤 的应变和衰耗。然而在光缆机械性能试验中有很多试验呈现出瞬态变化特性，如冲击试验、 反复弯曲试验、扭转试验等。采用光开关切换光纤进行监测无法捕捉到每根光纤所承受的 极端情况，所以目前大多以试验完成后的残余附加衰减来替代最能反映光缆承受外界影响 的最大光纤衰减变化。况且在反复弯曲和扭转试验中，光缆的变化在试验完成后会由试验 装置主动恢复到正常状态，所以光纤残余附加衰减难以反映光缆所承受的机械试验对光纤 的影响能力，特别是在需要定量研究光缆性能的光缆定型试验和光缆技术研究中，目前的 光缆机械性能试验性能监测方法无法给出光缆的定量性能。不少国内标准规定的光缆机械性能试验方法都只是十分粗糙的性能通过性试验， 这对提高我国光缆技术研究水平，定量分析光缆技术性能保险系数，减小采购和生产浪费 都产生了一定的制约。
发明内容
本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供一种光缆机械性能试 验的瞬态衰耗变化监测装置。本发明的目的是这样实现的基本思路由稳定化光源产生监测光信号，并通过光分波器分成多个光通路，用发送光耦合 器和接收光分波器使本装置与原光纤应力应变测试系统实现共同对同一个待测光缆中的 各监测光纤进行性能监测，并用光功率探测与放大器对每个监测光纤的输出信号进行实时 监测，从而实现对光缆机械性能试验中衰耗瞬态变化的监测。要解决的技术问题在光缆的冲击、反复弯曲、扭转等试验中需要同时监测缆中多根光纤的衰耗变化， 目前的光缆机械性能试验监测装置由于采用光开关进行光纤切换，所以无法做到多根光纤 同时监测，且难以捕捉到光纤的瞬态衰耗变化，本发明需要解决的技术问题就是同时监测 多根光纤的衰耗变化，并捕捉其变化最大值(光功率的最小值)，以提供更为准确的光缆受
3机械因素影响的性能指标控制量。采用的技术方案本发明采用分波器对稳定光源进行分光，以提供4 32根光纤的监测信号源，并 采用光耦合器与原有的光纤应力应变监测系统进行互联兼容使用，再以多个光功率探测器 对每根待测光纤的传输光信号进行光功率监测，为便于捕捉光衰耗的瞬态变化，可以采用 电压变化跟踪/最小值锁定放大器或高速A/D变换器与数据存储比较软件程序对光缆机械 试验的光纤残余附加衰减和衰耗变化瞬态值进行监测分析，最后用电脑进行数据采集和监 测控制；也可以采用数字信号存储比较器或数字信号处理器(DSP)进行光衰耗的瞬态变化 的捕捉。具体地说，本监测装置包括工作客体待测光缆和外联监测手段光纤应力应变监测 系统；设置有稳定化光源、光源分波器、发送光耦合器、接收光分波器和光功率探测与放 大器；稳定化光源、光源分波器、发送光耦合器、待测光缆、接收光分波器和光功率探测 与放大器前后依次连接；发送光耦合器和接收光分波器分别与光纤应力应变监测系统的输出端和输入端 连接；一个光源分波器将稳定化光源1的输出分成4 32个监测通路；每个监测通路由 一个发送光耦合器、一个接收光分波器和一个光功率探测与放大器组成，对待测光缆中的 光纤进行衰耗监测，监测信号由光功率探测与放大器的输出端输出。本监测装置的工作原理是稳定化光源发出的光信号经过光源分波器分成4 32路的光信号，每个光信号通 过各自的发送光耦合器与来自光纤应力应变监测系统的各输出端的信号耦合后送入待测 光缆中的各被监测光纤；经过各被监测光纤的输出光信号输入到各接收光分波器，接收光 分波器6将各输入的光信号都分为两个部分一部分发送给光纤应力应变监测系统各输入端，作为其各个通道有关应力应变的 监测输入；另一部分则送入各光功率探测与放大器进行光功率监测；各光功率探测与放大器输出端的输出信号可作为本发明进一步扩展分析处理的 监测信号。本发明具有下列优点和积极效果①结构简单，无需价格昂贵的光开关等精密光电器件，即可同时实现光缆机械性 能试验的最大衰耗变化和残余附件衰减的监测；并可以和现有光纤应力应变监测系统互联 兼容使用，在光缆机械性能试验中无需增加光纤的熔接工作量和测试试验量，使光缆的多 纤瞬态衰耗变化监测与应变监测实现电子切换控制。②实现了以前难以完成的光缆机械性能试验的最大衰耗变化监测功能，可以提高 光缆机械性能试验的测试准确度，为定量提供光缆机械性能指标提供基础保证，可以为准 确了解光缆性能、降低成本和减小浪费提供支持。③适用于现有光缆试验系统，对提高我国的光缆研发与生产技术水平有所帮助。
图1是基本结构框图2是扩展1结构框图 (采用模拟最小值检测和多个数据采集器)； 图3是扩展2结构框图(采用模拟最小值检测和单个数据采集器)；图4是扩展3结构框图(采用多个数据采集器和存储比较软件最小值检测)；
图5是扩展4结构框图(采用单个数据采集器和存储比较软件最小值检测)； 图6是扩展5结构框图 (采用多个数据采集器和数字信号存储比较器)；图7是扩展6结构框图(采用单个数据采集器和数字信号存储比较器)； 图8是扩展7结构框图(采用数字信号处理器)。其中1-稳定化光源；2-光源分波器；3-发送光耦合器；4-待测光缆；5-接收光分波器；6-光功率探测与放大器；7-光纤应力应变监测系统；8-电压跟踪/最小值检测电路；9-A/D转换数据采集器；10-监测与控制计算机；11-数字信号存储比较器；12-数字信号处理器(DSP)。
具体实施例方式下面结合附图和实施例详细说明本发明的核心是采用光耦合器将多路光功率监测与原有的光纤应力应变监测系 统互联，并采用多路光功率探测的方式在光缆机械性能试验中监测光功率变化，以获取衰 耗变化的最大值和残余值。衰耗变化的最大值检测可以采用模拟电压最小值检测电路的方 式实现，也可以采用A/D变换再用计算机软件进行最小值功率检测或最大衰耗检测，还可 以采用A/D变换然后以数字信号存储比较器等数字电路方式实现，或者以数字信号处理器 (DSP)加以实现。关闭稳定化光源即可让光纤应力应变监测系统正常工作，关闭光纤应力 应变监测系统的光源或将其工作通道切换到本装置监测的光纤以外，即可使本装置正常工 作。一、基本结构1、总体如图1，本监测装置的基本结构包括工作客体待测光缆4和外联监测手段光纤应 力应变监测系统7 ；其特征在于
设置有稳定化光源1、光源分波器2、发送光耦合器3、接收光分波器5和光功率探 测与放大器6;稳定化光源1、光源分波器2、发送光耦合器3、待测光缆4、接收光分波器5和光功 率探测与放大器6前后依次连接；发送光耦合器3和接收光分波器5分别与光纤应力应变监测系统7的输出端和输 入端连接；一个光源分波器2将稳定化光源1的输出分成4 32个监测通路；每个监测通路由一个发送光耦合器3、一个接收光分波器5和一个光功率探测与 放大器6组成，对待测光缆4中的每根光纤进行衰耗监测，监测信号由光功率探测与放大器 6的输出端输出。2、功能块1)稳定化光源1稳定化光源1是一种常用功能件，产生光功率稳定的光信号输出，以便将光缆的 衰耗变化以光功率的变化方式传递出来。2)光源分波器2光源分波器2是一种常用功能件，将一路光信号分成4 32路光信号，例如12路， 从而减少稳定化光源的数量，以简化结构，降低成本。3)发送光耦合器3发送光耦合器3是一种常用功能件，将本装置的监测信号与光纤应力应变监测系 统的监测信号合路到一根光纤中，以实现本装置与光纤应力应变监测系统的互联兼容使用。4)接收光分波器5接收光分波器5是一种常用功能件，将待测光缆中监测光纤的监测输出信号分成 两路，以便分别送给本装置的光功率探测器和光纤应力应变监测系统的探测器，从而使它 们实现互联兼容使用。5)光功率探测与放大器6光功率探测与放大器6是一种常用功能件，将待测光缆中监测光纤的输出光信号 转换为电信号并进行放大，以便于进行后续分析处理。二、扩展结构1、采用模拟最小值检测和多个数据采集的监测装置如图2，本监测装置的结构是在基本结构的基础上扩展了电压跟踪/最小值检测 电路8、A/D转换数据采集器9、监测与控制计算机10 ；光功率探测与放大器6、电压跟踪/ 最小值检测电路8、A/D转换数据采集器9和监测与控制计算机10前后依次连接。本监测装置的工作原理是各光功率探测与放大器6的输出送入对应的电压跟踪/最小值检测电路8，由跟踪 /最小值检测倒换控制信号控制在电压跟踪和最小值检测状态间进行切换，电压跟踪/最 小值检测电路8将检测到的光纤最大衰耗或残余附加衰减送入对应的A/D转换数据采集器 9进行模拟/数字变换，变换后表示各光纤输出功率变化的信号送入监测与控制电脑10对 最大衰耗及残余附加衰耗进行控制分析显示和保存等处理。
1)电压跟踪/最小值检测电路8是一种常用功能件，可以实现电压跟踪放大，也可 以将瞬间出现的最小电压捕捉到并保持住，以便于低速处理装置也能对高速瞬态信号进行 分析。2)A/D转换数据采集器9是一种常用功能件，将模拟电压信号转换为数字信号；本 实施例的A/D转换数据采集器9为多个，其目的在于采集每路监测信号输出，并进行模拟/ 数字转换。3)监测与控制计算机10是一种常用的用以实现信号监测和控制的单片机或PC电脑。2、采用模拟最小值检测和单个多通道数据采集的监测装置如图3，本监测装置是将图2中的A/D转换数据采集器9变多个为单个，其目的在 于降低成本，减小电路复杂度。3、采用多数据采集器和存储比较软件检测的监测装置如图4，本监测装置的结构是在基本结构的基础上扩展了 A/D转换数据采集器9和 监测与控制计算机10 光功率探测与放大器6、A/D转换数据采集器9和监测与控制计算机10前后依次 连接。本监测装置的工作原理是光功率探测与放大器6的输出送入对应的A/D转换数据采集器9进行模拟/数字 变换，变换后表示各光纤输出功率变化的信号送入监测与控制计算机10进行功率最小值 或衰耗最大值检测以及残余衰耗检测，并进行分析显示和保存等处理。4、采用单个多通道高速数据采集器和存储比较软件检测的监测装置如图5，本监测装置是将图4中的A/D转换数据采集器9变多个为单个，其目的在 于降低成本，减小电路复杂度5、采用多个数据采集器和数字信号存储比较器的监测装置如图6，本监测装置的结构是在基本结构的基础上扩展了 A/D转换数据采集器9、 监测与控制计算机10和数字信号存储比较器11 光功率探测与放大器6、A/D转换数据采集器9、数字信号存储比较器11和监测与 控制计算机10前后依次连接。本监测装置的工作原理是各光功率探测与放大器6的输出信号送入A/D转换数据采集器9进行模拟/数字 变换，变换后表示各光纤输出功率变化的信号送入数字信号存储比较器11以保存信号的 变化并分析比较出最大瞬态衰减值。监测与控制计算机10进行功率最小值或衰耗最大值检测以及残余衰耗检测，并 进行分析显示和保存等处理。数字信号存储比较器11是一种常用功能件，保存代表电压变化的数字信号并可 以进行大小比较分析的数字电路。6、采用单个多通道高速数据采集器和数字信号存储比较器的监测装置如图7，本监测装置是将图6中的 /D转换数据采集器9变多个为单个，其目的在 于降低成本，减小电路复杂度。
7、采用数字信号处理器的监测装置如图8，本监测装置的结构是在基本结构的基础上扩展了数字信号处理器 (DSP) 12和监测与控制计算机10 ；光功率探测与放大器6、数字信号处理器(DSP) 12和监测与控制计算机10前后依 次连接。本监测装置的工作原理是各光功率探测与放大器6的输出送入数字信号处理器(DSP) 12进行功率最小值或 衰耗最大值检测以及残余衰耗检测分析，最后将结果送入监测与控制计算机10进行分析 显示和保存等处理。数字信号处理器(digital signal processor, DSP)是一种独特的微处理器，是以 数字信号来处理大量信息的器件。
权利要求
一种光缆机械性能试验的瞬态衰耗变化监测装置，包括工作客体待测光缆(4)和外联监测手段光纤应力应变监测系统(7)；其特征在于设置有稳定化光源(1)、光源分波器(2)、发送光耦合器(3)、接收光分波器(5)和光功率探测与放大器(6)；稳定化光源(1)、光源分波器(2)、发送光耦合器(3)、待测光缆(4)、接收光分波器(5)和光功率探测与放大器(6)前后依次连接；发送光耦合器(3)和接收光分波器(5)分别与光纤应力应变监测系统(7)的输出端和输入端连接；一个光源分波器(2)将稳定化光源(1)的输出分成4～32个监测通路；每个监测通路由一个发送光耦合器(3)、一个接收光分波器(5)和一个光功率探测与放大器(6)组成，对待测光缆(4)中的光纤进行衰耗监测，监测信号由光功率探测与放大器(6)的输出端输出。
2.按权利要求1所述的瞬态衰耗变化监测装置，其特征在于扩展了电压跟踪/最小值检测电路(8)、A/D转换数据采集器(9)和监测与控制计算机 (10)光功率探测与放大器(6)、电压跟踪/最小值检测电路(8)、A/D转换数据采集器(9)和 监测与控制计算机(10)前后依次连接；A/D转换数据采集器(9)或为多个，或为单个。
3.按权利要求1所述的瞬态衰耗变化监测装置，其特征在于 扩展了 A/D转换数据采集器(9)和监测与控制计算机(10)光功率探测与放大器(6)、A/D转换数据采集器(9)和监测与控制计算机(10)前后依 次连接；A/D转换数据采集器(9)或为多个，或为单个。
4.按权利要求1所述的瞬态衰耗变化监测装置，其特征在于扩展了 A/D转换数据采集器(9)、监测与控制计算机(10)和数字信号存储比较器 (11)光功率探测与放大器(6)、A/D转换数据采集器(9)、数字信号存储比较器(11)和监测 与控制计算机(10)前后依次连接；A/D转换数据采集器(9)或为多个，或为单个。
5.按权利要求1所述的瞬态衰耗变化监测装置，其特征在于 扩展了数字信号处理器(12)和监测与控制计算机(10)；光功率探测与放大器(6)、数字信号处理器(12)和监测与控制计算机(10)前后依次连接。全文摘要
本发明公开了一种光缆机械性能试验的瞬态衰耗变化监测装置，涉及一种光缆机械性能试验监测装置。本发明的基本结构是稳定化光源、光源分波器、发送光耦合器、待测光缆、接收光分波器和光功率探测与放大器前后依次连接；发送光耦合器和接收光分波器分别与光纤应力应变监测系统的输出端和输入端连接；一个光源分波器将稳定化光源的输出分成4～32个监测通路；每个监测通路对待测光缆中的每根光纤进行衰耗监测，监测信号由光功率探测与放大器的输出端输出。本发明可同时实现光缆机械性能试验的最大衰耗变化和残余附加衰减的监测；为定量提供光缆机械性能指标提供基础保证；适用于现有光缆试验系统。
文档编号G01M11/08GK101900634SQ20101020078
公开日2010年12月1日 申请日期2010年6月8日 优先权日2010年6月8日
发明者雷吟 申请人:雷吟