基于握手对时的OPGW光纤偏振检测系统及对时方法与流程

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种基于握手对时的opgw光纤偏振检测系统及对时方法。

背景技术：

光纤复合架空地线（opgw）是近年来兴起的一种新型地线，既用作避雷线又用作通信干线。由于其自身可以通信的特性，可通过opgw自身来进行雷击定位。

目前国内外针对基于opgw的输电线路雷击检测研究较少，主要是日本科学家进行了部分理论研究，并产生了两大技术方向，一种是基于布里渊散射的传感技术，另一种是基于光偏振态的传感技术。在第一种方法进行了基于布里渊光时域反射计的雷电定位系统研究，根据雷击时的温升造成opgw光信号的变化来实现雷击定位的。但是外界温度和应力的变化也会对opgw上光信号的布里渊散射平移效应产生较为显著的影响，使得此方法的抗干扰能力较差，因此目前仍处于理论研究，缺乏实际可行性。第二种方法基于opgw光偏振态的传感技术，目前主要停留在理论阶段，缺少实际论证。从光偏振态的表示和测量方法入手，在理论上介绍了基于opgw光偏振态实现雷击定位的可能性，但是缺乏实验论证。还有学者进行了雷击模拟试验，验证了基于opgw光偏振态实现雷击定位的可行性，但是试验类型过于单一，且无理论分析。

双端法中，若在输电线路的opgw上施加连续的偏振光信号，并在两端通过光电检测装置，实时检测opgw上光信号的偏振态，在发生雷击时通过两端得到的偏振态突变信号的时间差，即可实现输电线路的雷击定位。然而，双端法一般需要在双端对信号进行采集，采集到的数据需要进行时间对准。传统的双端法，由于光速很快，1us的时间误差对应100m的空间定位误差，因此双端法系统的构建中针对对时系统的对时精度要求较高。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于握手对时的opgw光纤偏振检测系统及对时方法，提高双端法雷电偏振检测的双端对时精度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于握手对时的opgw光纤偏振检测系统，包括第一主机和第二主机；所述第一主机和第二主机通过opgw相连，并分别部署于opgw两端的不同单位。

进一步的，所述第一主机包括第一数据存储处理与控制单元、第一上位机、第一光源、第一高速采集卡、第一放大器、第一高速探测器、第二高速探测器、第一检偏器、第一耦合器和第一波分复用解复用器；所述第一数据存储处理与控制单元与第一上位机、第一光源和第一高速采集卡分别连接；所述第一光源通过放大器与第一波分复用解复用器相连；所述第一高速采集卡与第一高速探测器和第二高速探测器分别连接；所述第一高速探测器依次通过第一检偏器和第一耦合器，与第一波分复用解复用器相连；所述第二高速探测器通过第一耦合器与第一波分复用解复用器相连。

进一步的，所述第二主机包括第二数据存储处理与控制单元、第二上位机、第二光源、第二高速采集卡、第二放大器、第三高速探测器、第四高速探测器、第二检偏器、第二耦合器、第二波分复用解复用器；所述第二数据存储处理与控制单元与第二上位机、第二光源和第二高速采集卡分别连接；所述第二光源通过放大器与第二波分复用解复用器相连；所述第二高速采集卡与第二高速探测器和第二高速探测器分别连接；所述第四高速探测器依次通过第二检偏器和第二耦合器，与第二波分复用解复用器相连；所述第三高速探测器通过第二耦合器与第二波分复用解复用器相连。

进一步的，所述第一数据存储处理与控制单元与第一光源之间还连接有第一脉冲调制模块。

进一步的，所述第二数据存储处理与控制单元与第二光源之间还连接有第二脉冲调制模块。

进一步的，所述第二高速探测通过电路引线直接与第一脉冲调制模块相连。

进一步的，所述四高速探测器通过电路引线直接与第二脉冲调制模块相连。

进一步的，所述第一光源与第二光源均为激光光源。

进一步的，所述第一激光器发出中心波长λ1的直流光信号，第二激光器发出中心波长为λ2的直流光信号，且λ1与λ2不相等。

一种基于握手对时的opgw光纤偏振检测系统的对时方法，包括以下步骤：

步骤s1：第一主机发送握手信号，请求对时，同时第一主机开始计时，经过teo+l/c+toe时间长度后被第二主机接收

步骤s2:第二主机回复同样的握手信号，同时开始计时，再次经过teo+l/c+toe时间长度后被第一主机接收;

步骤s3:第一主机计时为ta=2*(teo+l/c+toe)，第二主机计时为tb=teo+l/c+toe，第一主机与第二主机之间时间差取ta=ta/2，则ta=tb完成对时;

其中:teo为电光转换时延，toe为光电转换时延，l为光纤长度，c为光速。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明借助分光器件复用opgw光纤偏振传感光路，降低对时模块的构建成本。相较于其他对时模块，本方法的光信号握手对时直接复用了opgw传感光纤，并且通过两端传感光握手精确测量了对时误差（时间差），从而提高对时精度

2、本发明采用脉冲调制模块和直流光源，既满足了雷电检测的直流光需求，也满足了光学对时系统的脉冲光需求。

附图说明

图1是本发明系统框架图；

图2是本发明一实施例中系统中由两端各一组的计时单元、激光器、探测器、波分复用器构成的光学握手对时子系统。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

请参照图1，本发明提供一种基于握手对时的opgw光纤偏振检测系统，包括第一主机和第二主机；所述第一主机和第二主机通过opgw相连，并分别部署于opgw两端的不同单位。所述第一主机包括第一数据存储处理与控制单元、第一上位机、第一光源、第一高速采集卡、第一放大器、第一高速探测器、第二高速探测器、第一检偏器、第一耦合器和第一波分复用解复用器；所述第一数据存储处理与控制单元与第一上位机、第一光源和第一高速采集卡分别连接；所述第一光源通过放大器与第一波分复用解复用器相连；所述第一高速采集卡与第一高速探测器和第二高速探测器分别连接；所述第一高速探测器依次通过第一检偏器和第一耦合器，与第一波分复用解复用器相连；所述第二高速探测器通过第一耦合器与第一波分复用解复用器相连。所述第二主机包括第二数据存储处理与控制单元、第二上位机、第二光源、第二高速采集卡、第二放大器、第三高速探测器、第四高速探测器、第二检偏器、第二耦合器、第二波分复用解复用器；所述第二数据存储处理与控制单元与第二上位机、第二光源和第二高速采集卡分别连接；所述第二光源通过放大器与第二波分复用解复用器相连；所述第二高速采集卡与第二高速探测器和第二高速探测器分别连接；所述第四高速探测器依次通过第二检偏器和第二耦合器，与第二波分复用解复用器相连；所述第三高速探测器通过第二耦合器与第二波分复用解复用器相连。

优选的，在本实施例中，所述数据存储处理与控制单元与光源之间还连接有一个脉冲调制模块，用于在数据存储处理与控制单元的控制下切换脉冲光信号与直流光信号。

优选的，在本实施例中，第二高速探测和第四高速探测器还可通过电路引线直接分别与各自所在主机的脉冲调制模块相连，用于在对时阶段直接触发脉冲调制电路发出用于回复另一端的窄脉冲信号。

优选的，在本实施例中，所述第一光源与第二光源均为激光光源。所述第一激光器发出中心波长λ1的直流光信号，第二激光器发出中心波长为λ2的直流光信号，且λ1与λ2不相等。

优选的，在本实施例中，第一耦合器和第二耦合器的分光比为10比90，其中百分之十分给第二高速探测器和第四高速探测器，用于对时；其中百分之九十分给第一检偏器和第二检偏器，用于雷电的光纤偏振传感。

在本实施例中，还提供一种基于握手对时的opgw光纤偏振检测系统的对时方法，包括以下步骤：

步骤s1：第一主机发送握手信号，请求对时，同时第一主机开始计时，经过teo+l/c+toe时间长度后被第二主机接收

步骤s2:第二主机回复同样的握手信号，同时开始计时，再次经过teo+l/c+toe时间长度后被第一主机接收;

步骤s3:第一主机计时为ta=2*(teo+l/c+toe)，第二主机计时为tb=teo+l/c+toe，第一主机与第二主机之间时间差取ta=ta/2，则ta=tb完成对时;

其中:teo为电光转换时延，toe为光电转换时延，l为光纤长度，c为光速。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。