本实用新型涉及光纤故障检测技术领域，具体为一种基于光干涉的光信号处理和模拟发声系统。
背景技术：
随着光缆在通信当中的应用越来越普及，从而在通信管道中形成大量错综复杂并交织在一起的状态，无论是架空还是地埋，通信工程师需要查找某根光缆时，如遇到风吹日晒后比标识脱落或不清楚时，将是一个棘手的问题。如何有效快速查找同时又不损伤目标光缆，以便故障处理的时间效率，是每位工程师维护人员面临的难题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种基于光干涉的光信号处理和模拟发声系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种基于光干涉的光信号处理和模拟发声系统，包括光源、环形器、光耦合器、信号处理器和扬声器，所述光源连接于环形器输入端，环形器输出端连接光耦合器，所述光耦合器输出连接目标光缆，
光纤延迟线，两端分别连接在光耦合器输入、输出端；
梳状滤波器，一端与所述环形器、光耦合器连接，另一端与信号处理器连接；
二维光子晶体光栅，一端与光耦合器输入，另一端与所述梳状滤波器输入端连接；
转换器，一端与所述梳状滤波器输出端连接，另一端与所述信号处理器连接；
显示器，与信号处理器连接；
所述扬声器与转换器输出端连接。
优选的，所述光耦合器为3×3耦合器。
优选的，所述梳状滤波器由梳状滤波器Ⅰ和梳状滤波器Ⅱ构成；所述转换器由转换器Ⅰ和转换器Ⅱ构成；其中，所述梳状滤波器Ⅰ分别与环形器和转换器Ⅰ连接，所述梳状滤波器Ⅱ分别与二维光子晶体光栅和转换器Ⅱ连接。
优选的，所述扬声器连接有电子分频器，该电子分频器通过前置放大器与转换器Ⅱ连接。
优选的，所述前置放大器多线程连接有DSP芯片，该DSP芯片与信号处理器通信连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：在查找目标光缆时，通过对目标光缆某处进行敲击，光源反射经光耦合器产生干涉信号，信号经过梳状滤波器滤掉设定频率范围之外的信号，再经过转换器将光信号转换成电信号，由信号处理器处理后通过显示器示出，DPS芯片控制前置放大器将电信号转成音频信号，达到了通过敲击信息转换成音频和视频信号，能快速找到目标光缆的作用。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：
一种基于光干涉的光信号处理和模拟发声系统，包括光源、环形器、光耦合器、信号处理器和扬声器，所述光源连接于环形器输入端，环形器输出端连接光耦合器，所述光耦合器输出连接目标光缆，光纤延迟线，两端分别连接在光耦合器输入、输出端；梳状滤波器，一端与所述环形器、光耦合器连接，另一端与信号处理器连接；二维光子晶体光栅，一端与光耦合器输入，另一端与所述梳状滤波器输入端连接；转换器，一端与所述梳状滤波器输出端连接，另一端与所述信号处理器连接；显示器，与信号处理器连接；所述扬声器与转换器输出端连接。所述光耦合器为3×3耦合器。所述梳状滤波器由梳状滤波器Ⅰ和梳状滤波器Ⅱ构成；所述转换器由转换器Ⅰ和转换器Ⅱ构成；其中，所述梳状滤波器Ⅰ分别与环形器和转换器Ⅰ连接，所述梳状滤波器Ⅱ分别与二维光子晶体光栅和转换器Ⅱ连接。从光源发出的光经3×3耦合器分成顺时针和逆时针两路，成顺时针路的光先经过敲击点，再经过延时线圈，而逆时针路光先经过延时线圈，然后，经过敲击点，两路光在耦合器内部发生干涉，输出两路干涉信号至转换器的转换器Ⅰ和转换器Ⅱ，其中转换器Ⅰ和转换器Ⅱ均采用雪崩光电二极管，利用了载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号以提高检测的灵敏度。
所述扬声器连接有电子分频器，该电子分频器通过前置放大器与转换器Ⅱ连接。所述前置放大器多线程连接有DSP芯片，该DSP芯片与信号处理器通信连接。
所述DSP芯片与信号处理器通信配合处理采集信号：由于未参与相干涉的光及两路在外界没有敲击源时，通过相同传输路径的干涉光构成了系统的静态光信号，这种静态光信号最终形成了探测电路的直流电平，故对其进行隔直，即可以有效地隔离不对称的直流成分；又高了后续放大电路输出信号的动态范围，隔直后系统满足：当Φ(t)＝0时，P1(t)＝P2(t)＝0，即当外界没有敲击信号时，输出的两路信号为零，又根据干涉仪3×3耦合器3个相位输出的互补对称特性，可以将输出的两路交流信号表示为上述①、②式P1，2(t)为3×3耦合器的输出端口得到的干涉条纹的光功率，A(t)，B(t)为缓变量，与输入光功率有关；Φ为整个系统的初始相位，视为常数，对于3×3耦合器，为两路干涉信号的相位差，干涉信号相位的变化与外界敲击信号的大小成正比，故只要将Φ(t)算法还原，就可以反映原始敲击信号的大小，当对敲击点于传感光纤时，系统无法感应敲击信号中某一系列的特征频率，表现为对Φ(t)作快速傅里叶变换后频谱域上这一系列特征敲击频率对应的幅值明显小于周边频率对应的幅值，存在“陷波点”，根据“陷波点”的位置可以对敲击点进行定位。记敲击点离镀膜反射头的距离为L，特征频率为f(m)，两者的关系为：其中③式中，c为光速；n为光纤的有效折射率，即可确定敲击点的位置。
信号处理器采用凌华科技PXI/DAQ/DAQe-2000芯片，其采集速度快，具有自动校准功能可把增益及偏移调节至指定的精度范围内，而不必使用可调电位器来校准板卡，将数据采集到DSP芯片内，将LabVIEW置入到DSP芯片，二者通信配合处理采集信号，其中，DSP芯片还可通过显示器将结果显示出来。
所述环形器采用1310/155nm三端口高功率光纤环形器，所述3×3耦合器cny17-3，所述梳状滤波器为TN11BMD4滤掉设定频率范围之外的信号，所述二维光子晶体光栅集耦合、偏振分束和偏振旋转的功能可以很好的处理信号一致性，所述光源的中心波长为1310nm，谱宽为35nm，功率为3mW，所述显示器采用5.6寸触摸屏，输入模式TIF触摸屏和按键，系统电源DC12V/2A，优选聚合物锂电池7.4V，7.5Ah，连续工作≥15小时。
所述DSP芯片还控制置放大器将电信号转成音频信号，电子分频器置于功率放大器前，将全频音频弱化频后，将低音、中音、高音分别送到各自功率放大器，然后由供放分别输出低音、中音、高音，由扬声器(耳机)输出，这样达到了通过敲击信息转换成音频，能快速找到目标光缆的作用，也便于敲击人员控制调节音量大小(即耳机音量大小)。
将本系统制成尺寸为255×155×72mm的设备，在相距20、80Km处进行测量试验，其具体性能参数如下表1：
表1
通过表1可以看出该系统测量动态范围大，性能稳定，信噪比好，能实时显示显示器的波形动态，且扬声器(耳机)声音清脆，只需敲击光缆，通过声音或者显示的图像就可以找到目标光缆，简单、迅速且无损。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。