专利名称：拉曼散射实现光缆故障点精确定位的方法
技术领域：
本发明涉及一种光缆故障点精确定位方法，具体是用拉曼散射实现光缆故障 点精确定位的方法。
背景技术：
虽然现在的光缆已经做得足够结实，但是在发生狂风暴雨、山石坍塌、动物啃咬、 施工作业等情况时很容易导致光缆故障。一旦发现光缆故障，维护人员必须马上找到故障 点，进行检修工作。目前，维护人员一般使用基于瑞利散射的光时域反射仪来定位光缆故障 点。光时域反射仪通过在光纤中注入窄脉冲宽度的激光信号，检测光纤中背向反射的瑞利 散射光功率信号，经过光电转换和信号处理，得到光纤中每一点的距离和衰减或反射等特 征信息。维护人员可以根据测得的光纤时域反射特性曲线上的异常事件精确确定光纤故障 点距离光缆起点的长度，但却很难精确定位光缆故障点的位置。原因在于首先，在制造光缆的过程中，光缆缆皮的收缩将会使光缆中各根光纤有不同程度的微 小弯曲，光缆的长度并不等于每根光纤的长度，如图1所示。特别是光缆长度越长，光缆长 度与缆中光纤长度的差别越不可忽略，另外，不同的光缆可能会有不同的绞缩率，因此，使 用光时域反射仪定位光缆故障点会产生较大的误差。
其次，绝大多数的光缆在布线时都不是直线，而是复杂多变的线段，并且实际施工 时会在各个节点附近留有几米 几十米不定的光缆裕量，以方便日后的线路维修，这也给 光缆故障点的精确定位带来困难。如果故障点出现在节点或者附近，那么根据光缆布线竣 工图纸上的路由标识可以比较精确确定光缆故障点的位置，但若是故障点出现在节点中间 而且节点间距较长时,或者故障点在野外时,或者故障点在海底时,很难精确定位光缆故障 点。
最后，实际施工时，在竣工图纸上用于定位的光缆路由标识不可能太短，定位参考 物不会太多也不一定足够准确，因此，整个线路的定位精度不够高，例如，陆地光缆的定位 误差一般为40米 50米，甚至更大，而海底光缆的定位误差一般为几百米 几千米。
使用常规的基于瑞利散射的光时域反射仪并配合竣工图纸，确实可以定位光缆故 障点的位置，但其定位精确度不够，误差较大，会给光缆故障抢通工作带来很多不便，抢通 时间长，维修成本高，效率低。本发明使用基于拉曼散射原理的光时域反射仪，利用反斯托 克斯拉曼散射的温度敏感特性，配合升温、测试、比较、逼近等步骤，最终实现光缆故障点的 精确定位。发明内容
本发明提供一种拉曼散射实现光缆故障点精确定位的方法，该方法在不破坏光缆 的情况下，通过有限的几次探测，最终实现光缆故障点的精确定位。
实现本发明目的的技术方案是拉曼散射实现光缆故障点精确定位的方法，它是采用基于拉曼散射原理的光时域反射技术，由被测光缆的某根光纤中的背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信号所携带的光纤位置特征信息，初步确定光纤故障点的位置，并以光纤故障点的距离乘以一个809Γ90% 的系数作为光缆故障点的位置。在此点对光缆升温，由于拉曼散射的温度效应，将得到此处光缆所对应的光纤位置，通过不断的与光纤故障点位置相比较和不断的使探测点逼近故障点，最终使探测点与故障点重合，从而达到精确定位光缆故障点的目的。
具体方法包括如下步骤(1)采用拉曼散射的光时域反射仪，利用被测光纤中背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信号，得到光纤中各点的位置特征信息，形成光纤链路的衰减和反射事件特性曲线.-^4 ，(2)根据曲线中异常事件点的位置确定光纤故障点的位置；记光纤故障点与测量地点的距离为光纤故障点距离L，记光纤故障点处对应的光缆位置为G点；(3)在光纤故障点距离809Γ90%处的光缆上取一点作为初始探测点D1，在此点使用升温设备，使光缆温度逐渐升高，使光缆温度比环境温度高30°C 90°C，并不断测量与记录升温过程中的曲线，直至在曲线中找到探测点处所对应的光纤升温点；(4)在升温特征曲线中，确定光纤升温点位置，记此处的光纤长度为LI，记此处的光缆位置为Zl点；(5)将光纤故障点位置L减去光缆初始探测点所对应的光纤位置LI，得到故障点和探测点之间的光纤长度L-Ll ；(6)以初始探测点为起点，在(L-Ll)X (80°/Γ90%)处，取光缆的一点为第二探测点D2 ； 重复(3) (4) (5)中的升温、测试、定位和比较步骤，得到一系列的探测点Dl，D2，…，Dn 所对应的光纤升温点长度LI，L2，…，Ln以及光缆位置Z1，Z2，…，Zn，直到第(5)步中发现光缆故障点和探测点之间的光纤长度L-Ln为零，此时升温探测点与光缆故障点重合， 即可实现光缆故障点的精确定位。
与现有技术相比，本发明利用反斯托克斯拉曼散射光的温度敏感特性，通过有限次数的升温测试，使探测点逐渐逼近光缆故障点，最终实现光缆故障点的精确定位。使用本方法，不仅可以在施工时省去繁琐的资料记录和复杂的计算，还可以在发生光缆故障后进行抢修时缩短故障时间，节省维修成本，提高抢修效率。
图1基于拉曼散射的光时域反射仪测得的光纤链路曲线图2带故障点信息的光纤链路曲线图3探测点升温后的光纤链路曲线图4逼近过程中探测点升温后光纤链路曲线图5探测点与故障点重合时的升温后光纤链路曲线具体实施方式
本发明提供一 种光缆故障点精确定位方法，它采用基于拉曼散射原理的光时域反射技术，由被测光缆的某根光纤中的背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信号所携带的光纤位置特征信息，初步确定光纤故障点的位置，并以光纤故障点的距离乘以一个809Γ90%的系数作为光缆故障点的位置。在此点对光缆升温，由于拉曼散射的温度效应，将得到此处光缆所对应的光纤位置，通过不断的与光纤故障点位置相比较和不断的使探测点逼近故障点，最终使探测点与故障点重合，从而达到精确定位光缆故障点的目的。
本发明所述的光缆故障点精确定位方法，包括以下步骤(I)基于拉曼散射的光时域反射仪，利用被测光纤中背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信号，得到光纤中各点的位置特征信息，形成光纤链路的衰减和反射事件特性曲线， 如图1所示，I为链路中的衰减时间，2为链路端面菲涅尔反射事件。
(2)根据曲线中异常事件点的位置确定光纤故障点的位置。记光纤故障点与测量地点的距离为光纤故障点距离L，记光纤故障点处对应的光缆位置为G点，如图2所示。
(3)在光纤故障点距离约90%处的光缆上取一点作为初始探测点D1，在此点使用升温设备，使光缆温度逐渐升高，至少使光缆温度比环境温度高30°C (为防止光缆损坏，光缆的绝对温度不应超过150°C )，并不断测量与记录升温过程中的曲线，直至在曲线中找到探测点处所对应的光纤升温点；(4)在升温特征曲线中，确定光纤升温点位置，记此处的光纤长度为LI，记此处的光缆位置为Zl点，如图3所示；(5)将光纤故障点位置L减去光缆初始探测点所对应的光纤位置LI，得到故障点和探测点之间的光纤长度L-LI。
(6)以初始探测点为起点，在(L-Ll) X90%处，取光缆的一点为第二探测点D2，如图4所示。重复(3) (4) (5)中的升温、测试、定位和比较步骤，得到一系列的探测点D1， D2，…，Dn所对应的光纤升温点长度LI，L2，…，Ln以及光缆位置Zl，Z2，…，Zn，直到第(5)步中发现光缆故障点和探测点之间的光纤长度L-Ln为零，此时升温探测点Zn与光缆故障点G重合，如图5 所示，即可实现光缆故障点的精确定位。
权利要求
1.拉曼散射实现光缆故障点精确定位的方法，其特征是包括如下步骤(1)采用拉曼散射的光时域反射仪，利用被测光纤中背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信号，得到光纤中各点的位置特征信息，形成光纤链路的衰减和反射事件特性曲线.-^4 ，(2)根据曲线中异常事件点的位置确定光纤故障点的位置；记光纤故障点与测量地点的距离为光纤故障点距离L，记光纤故障点处对应的光缆位置为G点；(3)在光纤故障点距离809Γ90%处的光缆上取一点作为初始探测点D1，在此点使用升温设备，使光缆温度逐渐升高，使光缆温度比环境温度高30°C 90°C，并不断测量与记录升温过程中的曲线，直至在曲线中找到探测点处所对应的光纤升温点；(4)在升温特征曲线中，确定光纤升温点位置，记此处的光纤长度为LI，记此处的光缆位置为Zl点；(5)将光纤故障点位置L减去光缆初始探测点所对应的光纤位置LI，得到故障点和探测点之间的光纤长度L-Ll ；(6)以初始探测点为起点，在(L-Ll)X (80°/Γ90%)处，取光缆的一点为第二探测点D2 ； 重复(3) (4) (5)中的升温、测试、定位和比较步骤，得到一系列的探测点Dl，D2，…，Dn 所对应的光纤升温点长度LI，L2，…，Ln以及光缆位置Z1，Z2，…，Zn，直到第(5)步中发现光缆故障点和探测点之间的光纤长度L-Ln为零，此时升温探测点与光缆故障点重合， 即可实现光缆故障点的精确定位。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中光缆初始探测点的距离可为光纤故障点距离的90%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(3)中光缆探测点升高温度可比环境温度高30 V，绝对温度不超过150 V。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤(6)中下一个光缆探测点的位置可定为上一个探测点与实际故障点的距离的90%。
全文摘要
本发明提供一种拉曼散射实现光缆故障点精确定位的方法，它采用光时域反射技术，采集光缆中有故障光纤背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信号，经过光电转换和数字信号处理，得到光纤中各点的位置特征信息，形成光纤链路的衰减和反射事件特性曲线。根据曲线中异常事件点的位置精确定位光纤故障点的位置。再利用反斯托克斯拉曼散射光的温度敏感特性，在距离光纤故障点80%~90%处选择一个光缆探测点，使光缆温度升高，得到此时的光纤链路特性曲线。根据升温后的光纤链路曲线中的升温事件特征，可准确定位光缆升温点处的光纤位置，并得到光缆升温点和光缆故障点之间的光纤段长度。通过有限次数的光缆升温、测试和比较操作，不断缩短光缆升温点和光缆故障点之间的光纤段长度，使探测点不断向故障点逼近，直到升温点与故障点完全重合，最终实现光缆故障点的精确定位。
文档编号G01M11/00GK103048117SQ20121057285
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月26日 优先权日2012年12月26日
发明者周晓伟, 倪演海, 张超, 苏宁 申请人:桂林聚联科技有限公司