基于光纤拉曼散射效应的光缆识别定位方法及设备的制作方法
【专利摘要】一种基于光纤拉曼散射效应的光缆识别定位方法及设备。本发明利用光纤拉曼散射效应实现光缆识别和定位。识别定位设备包括：光缆识别定位仪主机110，其与待识别光缆150中某光缆140近端的某根光纤120相连接；带状或环状加热装置130，其对待识别光缆150中某光缆140远端的某处或多处位置包裹加热。由于温度场对光纤中的背向拉曼散射光强（斯托克斯光与反斯托克斯光）进行调制，利用光缆识别定位仪主机110对背向拉曼散射光强进行检测并处理，解调待识别某光缆140链路加热位置及强度分布，若能检测到加热的温度场，则实现对待识别某光缆140识别和加热位置定位。本发明具有信噪比高、测量范围大、无损等优点，适于多种场合的光缆识别及定位。
【专利说明】基于光纤拉曼散射效应的光缆识别定位方法及设备
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤传感领域，特别涉及一种新型光缆识别定位方法及设备。
【背景技术】
[0002]当前，光缆已成为世界范围内通信网的主要传输工具，成为信息高速路的基石。随着城市建设及地铁隧道等工程的日益增长，光缆网被挖断裂时常发生。大容量传输光缆一旦发生故障，会给通信部门及人民群众造成巨大损失和不便。然而在进行通信故障线路检修时，由于光缆的标示牌脱落，同一路由上同时出现多条未标示光缆，抢修人员无法识别定位光缆，延误光缆线路的及时抢修。
[0003]现有光缆普查仪的原理大都是基于光的干涉原理，其包括近端的识别仪及远端的敲击或谐波发生装置。通过在目标光缆远端链路上产生敲击或谐振波时，光缆普查仪通过对敲击信号进行分析，并通过波形变化、声音等进行识别。在目标光缆远端逐一轻轻敲击光缆，普查仪内置系统可将敲击信息转换为音频和视频信号，在光缆近端的普查仪确定目标。现有光缆普查仪在使用时，存在很多问题，由于光缆堆放较为接近，当敲击其中一根光缆时，其他光缆也会产生串扰，容易造成信号误判；现有光缆普查仪由于利用光的干涉原理，在没有形成回路的情况下，并不能实现远端目标光缆的定位；当一根目标光缆在多处位置同时出现敲击时，现有光缆普查仪是无法一一识别的。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是解决现有光缆普查仪因串扰而容易造成信号误判以及对多处位置同时出现敲击时无法一一识别的问题，提供了一种基于光纤拉曼散射效应的新型光缆识别定位方法及设备。
[0005]发明原理
基于光纤拉曼散射效应的新型光缆识别定位仪可以对未标示或断裂的待识别光缆进行识别并定位，其利用光纤拉曼散射原理，解决光缆识别和定位的问题。其原理是当激光在光纤中传输时会发生拉曼散射，拉曼散射光又分为斯托克斯光和反斯托克斯光。对光缆某位置加热后，温度场会对光纤中背向传输的拉曼散射光强度进行调制，其中反斯托克斯光强的变化幅度相对斯托克斯光强的幅度变化大很多。利用反斯托克斯光强与斯托克斯光强的关系可以解调加热的温度场信息，实现对光纤线路上温度场的的分布式测量，实现对待识别目标光缆的识别；再利用背向拉曼散射光到达光电探测器的时间不同解调位置信息，实现对目标光缆加热位置的定位。
[0006]技术方案
首先，本发明提供了一种基于光纤拉曼散射效应的光缆识别定位方法，该方法包括:将待识别光缆150中某光缆140近端的某根光纤120连接到光缆识别定位仪主机110，将待识别某光缆140远端的一处或者多处位置采用带状或环状加热装置130缠绕包裹；利用所述的加热装置130设定加热温度，调制光缆光纤中的背向拉曼散射光强；利用所述的光缆识别定位仪主机110检测所述的背向拉曼散射光强并进行处理，解调待识别光缆链路上温度场强度分布及位置信息，根据解调出来的温度场分布信息，实现对待识别某光缆140的识别和加热位置的定位。
[0007]其中所述的光缆识别定位仪主机110利用检测携带温度信息的背向拉曼散射光强实现对待识别某光缆140光缆线路温度场分布解调和定位。
[0008]所述的带状或环状加热装置130对待识别光缆150中某光缆140缠绕包裹的长度是0.5-10m ;可设定20-200°C范围加热；并对外表面绝热。
[0009]该方法可实现对待识别光缆150中某光缆140线路上50km范围内的任意位置温度场的识别和定位；利用拉曼散射效应对待识别某光缆140识别的同时也可对加热位置进行定位；可对待识别某光缆140的多处加热位置同时识别和定位。
[0010]
其次，本发明提供了一种基于拉曼散射效应的光缆识别定位设备，包括与待识别光缆150的某光缆140近端的其中某根光纤120连接的光缆识别定位仪主机110，待识别某光缆140远端的一处或者多处位置缠绕的带状或环状加热装置130。加热装置130对待识别某光缆进行加热，温度场对光纤中的背向拉曼散射光强进行调制，光缆识别定位仪110主机检测拉曼散射光强解调待识别光缆链路温度场强度分布。
[0011]其中所述的光缆识别定位仪主机110结构包括:光源，波分复用器WDM，光电探测器及信号处理单元。所述的波分复用器WDM的1550nm端口与光源用光纤相连接，com端口与待识别某光缆140中某光纤120相连接；1450nm和1663nm端口分别与光电探测器用光纤相连接，光电探测器将转换的电信号传输给信号处理单元进行解调。
[0012]所述的带状或环状加热装置130对待识别某光缆140缠绕包裹的长度是0.5-10m ；加热温度范围为20-200°C可控；带状或环状加热装置130对外绝热，不会对其他待识别光缆产生干扰。
[0013]
本发明的优点和积极效果:
利用带状或环状加热器缠绕光缆加热，并且对外绝热，不会对其他光缆的温度进行干扰；基于光纤拉曼散射的原理，可对目标光缆的一处或多处位置同时加热，光缆识别定位仪主机可以对目标光缆线路上所有的温度分布情况进行解调和识别；可以对目标光缆的加热位置进行定位；提高系统的信噪比，在复杂情况下可综合识别和定位信息减少对目标光缆的误判。
[0014]
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的光缆识别定位设备示意图。
[0016]图2是光缆识别定位仪主机检测到待识别光缆500-700m及IOkm末端两处位置加热40°C的波形图。
[0017]图3是本发明的光缆识别定位方法过程示意图。
[0018]【具体实施方式】
[0019]为能进一步了解本发明的技术内容、特点及功效，配合参照附图1、图2和图3，兹列举实例并详细说明如下:
实施例1:一种基于光纤拉曼散射原理的新型光缆识别定位设备如图1所示，该设备包括:与待识别光缆150中的某光缆140近端中的某根光纤120相连接的光缆识别定位仪主机110。待识别光缆150种某光缆140远端任选两处位置包带状或环状加热装置130。
[0020]其中光缆识别定位仪主机包括:光源、波分复用器WDM、光电探测器及信号处理单元。WDM的1550nm端口与光源用光纤相连接；com端口与光纤120相连接；1450nm和1663nm端口与分别与光电探测器用光纤相连接,光电探测器将转换的电信号传输给信号处理单元进行解调。
[0021]其中带状加热装置130对待识别某光缆140远端任选的两处位置进行加热温度范围为2(T200°C可控。
[0022]在对待识别光缆140加热后，温度场会对光纤120中的背向拉曼散射光强(斯托克斯光与反斯托克斯光)进行调制，利用光缆识别定位仪主机110对背向拉曼散射光强进行检测并处理，得到待识别某光缆140线路加热温度场强度分布及加热位置信息，若能在待识别光缆上检测到温度场的调制并定位其加热位置，则实现对待识别目标光缆的识别，并定位出温度场调制的位置信息。
[0023]如图2所示为本实施例中光缆定位识别仪主机110检测到待识别某光缆140远端两处温度场信息的波形示意图。根据波形图可知在待识别目标光缆的远端500-700m，10000m附近有温度场，温度大约为40°C，由此可以识别在这两处加热的待识别光缆即为目标光缆，并且定位出了两处温度场的位置信息。
[0024]实施例2、一种基于散射效应的新型光缆识别定位方法
如图3所示为本发明方法的过程示意图，所涉及的设备如图3所示，具体方法包括:将待识别光缆150中某光缆140近端的某根光纤120连接到光缆识别定位仪主机110(步骤210)；
将带状或环状加热装置130包裹在待识别某光缆140远端的一处或者多处位置(步骤220)，包裹长度为0.5-10m ；
利用带状或环状加热装置130对待识别光缆包裹处加热，温度范围为20-20(TC (步骤230)；
光缆识别定位仪主机110解调待识别某光缆140线路上温度场的强度及分布波形图(步骤240)；
在光缆识别定位仪主机110显示的目标光缆线路温度场分布上判断是否有温度场调制，并定位温度场调制位置(步骤250)；
若没有在波形图上判断出温度场强度及温度场位置信息，则从待识别光缆150中选择的另一根光缆从步骤220重新开始；
若在波形图上能够判断出如图2所示的温度场强度及温度场位置信息，则完成对待识别目标光缆140的识别和定位，(步骤260)；
尽管本发明依照优选实施方式描述，但是存在符合本发明范围内的改变、置换和各种替代等同物。这里提供的示例仅是说明性的，而不是对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种基于光纤拉曼散射效应的光缆识别定位方法，其特征是:将待识别光缆(150)中某光缆(140)近端的某根光纤(120)连接到光缆识别定位仪主机(110)，将待识别某光缆(140)远端的一处或者多处位置采用带状或环状加热装置(130)缠绕包裹；利用所述的加热装置(130)设定加热温度，调制光缆光纤中的背向拉曼散射光强；利用所述的光缆识别定位仪主机(110)检测所述的背向拉曼散射光强并进行处理，解调待识别光缆链路上温度场强度分布，实现对待识别某光缆(140)的识别和加热位置的定位。
2.根据权利要求1所述的光缆识别定位方法，其特征在于光缆识别定位仪主机(110)利用检测携带温度信息的背向拉曼散射光强实现对待识别某光缆(140)光缆线路温度场分布解调和定位。
3.根据权利要求1所述的光缆识别定位方法，其特征在于所述的带状或环状加热装置(130)对待识别光缆(150)中某光缆(140)缠绕包裹的长度是0.5-10m。
4.根据权利要求3所述的光缆识别定位方法，其特征在于所述的带状或环状加热装置(130)并可设定20-200°C范围加热；外表面绝热。
5.根据权利要求1所述的光缆识别定位方法，其特征在于:该方法可实现对待识别光缆(150)线路50km范围内的任意位置温度场的识别和定位；利用拉曼散射效应实现对待识别某光缆(140)识别的同时也可对加热位置进行定位；能够对待识别某光缆(140)的多处加热位置同时识别和定位。
6.一种基于拉曼散射效应的光缆识别定位设备，其特征包括与待识别光缆(150)中某光缆(140)近端的其中一根光纤(120)连接的光缆识别定位仪主机(110)，待识别某光缆(140)远端的一处或者多处位置缠绕的带状或环状加热装置(130);加热装置(130)对待识别某光缆进行加热，温度场对光纤中的背向拉曼散射光强进行调制，光缆识别定位仪(110)主机检测拉曼散射光强解调待识别光缆链路温度场强度分布。
7.根据权利要求6所述的光缆识别定位设备，其特征在于光缆识别定位仪主机(110)结构包括:光源，波分复用器WDM，光电探测器及信号处理单元；所述的波分复用器WDM的1550nm端口与光源用光纤相连接，com端口与待识别某光缆(140)中的某光纤(120)相连接；1450nm和1663nm端口分别与光电探测器用光纤相连接，光电探测器将转换的电信号传输给信号处理单元进行解调。
8.根据权利要求6所述的光缆识别定位设备，其特征在于所述的带状或环状加热装置(130)对待识别某光缆(140)缠绕包裹的长度是0.5-10m。
9.根据权利要求8所述的光缆识别定位设备，其特征在于所述的带状或环状加热装置(130)加热温度范围为20-200°C可控；带状或环状加热装置(130)对外绝热，不会对其他待识别光缆产生干扰。
【文档编号】G01M11/00GK103868673SQ201410094222
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】刘波, 刘海锋, 王虎, 张宁 申请人:南开大学