一种光缆探测装置的制作方法

本实用新型涉及光缆探测技术领域，特别是涉及一种光缆探测装置。

背景技术：

在测量地埋和管道敷设的光缆的敷设深度时，目前采用电磁波探测方式。一种方式是将电磁信号耦合到光缆中的金属芯或金属铠装上，然后在地面探测电磁波信号，根据接收到的信号强弱变化情况来判断光缆走向及测量光缆的敷设深度；第二种方式是在地面向下发射电磁信号，电磁波信号在传输中遇到光缆中的金属芯或金属铠装时，形成较强反射，电磁波信号被反射回到地面的接收机，根据接收到的电磁波反射信号，判断地面之下是否存在光缆及测量光缆的敷设深度。

使用电磁波探测敷设在地面之下的光缆时，因为地面之下除了光缆之外，还常常同路由敷设有其它金属管线，如金属水管、电力电缆、输气管道，这些金属物件的存在使得采用电磁波探测光缆的方式变得非常困难。因此，在进行光缆探测时，如何既不受电磁波串扰的影响，也不受被测光缆附近存在金属物的影响，是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种光缆探测装置，采用探测振动的方式进行光缆探测，避免因电磁波串扰或者被测光缆附近存在金属物带来的影响，提高了探测准确度。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种光缆探测装置，包括：

光缆振动探测器和振动发生器；

所述光缆振动探测器和所述振动发生器无线连接；

所述振动发生器置于土壤表面上，土壤内埋设有光缆；所述振动发生器用于产生振动，并将振动发生时间发送至所述光缆振动探测器；

所述光缆振动探测器设置在所述光缆的第一端，所述光缆振动探测器与所述光缆的光纤连接；所述光缆振动探测器用于接收光缆振动信号，根据所述光缆振动信号确定光缆振动开始时间，将所述光缆振动开始时间与所述振动发生时间做差得到振动时延，根据所述振动时延确定光缆位置。

可选的，所述光缆探测装置，还包括：

光纤反射器；

所述光纤反射器设置在所述光缆的第二端，所述光纤反射器与所述光缆的单根光纤连接；所述光纤反射器用于反射所述光缆振动探测器发出的光信号。

可选的，所述光缆振动探测器，具体包括：

光缆振动探测模块、处理器和第一无线收发器；

所述处理器分别与所述光缆振动探测模块和所述第一无线收发器连接；

所述光缆振动探测模块用于发射与接收光信号，在接收到的光信号中含有光缆振动信号且振动强度大于振动强度阈值时，发送脉冲至所述处理器；

所述处理器用于在接收到所述脉冲时确定光缆振动开始时间；

所述第一无线收发器用于接收所述振动发生器发送的振动发生时间，并将所述振动发生时间传输至所述处理器；所述处理器用于将所述光缆振动开始时间与所述振动发生时间做差得到振动时延，根据所述振动时延确定光缆位置。

可选的，所述振动发生器，具体包括：

振动装置、振动探测模块和第二无线收发器；

所述振动探测模块设置在所述振动装置上，所述振动探测模块分别与所述振动装置和所述第二无线收发器电连接；

所述振动探测模块用于记录所述振动装置产生振动信号时的振动发生时间，并将所述振动发生时间传输至所述第二无线收发器；

所述第二无线收发器用于发送所述振动发生时间至所述第一无线收发器。

可选的，所述振动装置，具体包括：

振动块；

所述振动块用于在接触到下落的物体时产生振动信号。

可选的，所述振动发生器，还包括：

电缆；

所述振动探测模块和所述第二无线收发器通过所述电缆连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型提出了一种光缆探测装置，该装置包括光缆振动探测器和振动发生器，振动发生器置于土壤表面上，振动发生器产生振动，并将振动发生时间发送至光缆振动探测器；光缆振动探测器接收光缆振动信号，根据光缆振动信号确定光缆振动开始时间，将光缆振动开始时间与振动发生时间做差得到振动时延，根据振动时延确定光缆位置。本实用新型采用探测振动的方式进行光缆探测，避免因电磁波串扰或者被测光缆附近存在金属物带来的影响，提高了探测准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例中光缆探测装置的系统组成示意图；

图2为本实用新型实施例中光缆振动探测器组成示意图；

图3为本实用新型实施例中振动发生器组成示意图；

图4为本实用新型实施例中测量光缆敷设深度示意图；

图5为本实用新型实施例中光缆敷设深度计算的三角几何关系示意图。

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。

本实用新型的目的是提供一种光缆探测装置，采用探测振动的方式进行光缆探测，避免因电磁波串扰或者被测光缆附近存在金属物带来的影响，提高了探测准确度。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

实施例

图1为本实用新型实施例中光缆探测装置的系统组成示意图，图2为本实用新型实施例中光缆振动探测器组成示意图，图3为本实用新型实施例中振动发生器组成示意图，如图1-3所示，一种光缆探测装置，包括：光缆振动探测器和振动发生器。

光缆振动探测器和振动发生器无线连接；振动发生器置于土壤表面上，土壤内埋设有光缆；振动发生器用于产生振动，并将振动发生时间发送至光缆振动探测器；光缆振动探测器设置在光缆的第一端，光缆振动探测器与光缆的光纤连接；光缆振动探测器用于接收光缆振动信号，根据光缆振动信号确定光缆振动开始时间，将光缆振动开始时间与振动发生时间做差得到振动时延，根据振动时延确定光缆位置。

光缆探测装置，还包括：光纤反射器；光纤反射器设置在光缆的第二端，光纤反射器与光缆的单根光纤连接；光纤反射器用于反射光缆振动探测器发出的光信号。使用光纤反射器的目的是将光信号沿来路反射回去，这样的话，可以使用单根光纤在单端进行光缆振动探测。也可以采用双纤在单端进行光缆振动探测，此时不需要使用光纤反射器，但需要在远端将两根光纤连接起来形成环路。在被测光缆一端，根据光缆振动探测器的工作模式，光缆振动探测器连接到被测光缆的其中一根或两根光纤；在被测光缆的另一端，将对应所用的光纤连接光纤反射器，或者将两根光纤连接起来形成环路；振动发生器放置在需要测量光缆敷设深度的地点，光缆振动探测器和振动发生器之间通过无线通信链路进行连接，振动发生器将振动发生时间发送至光缆振动探测器。无线通信链路传输时延的变化要求小于0.05ms。光纤反射器的反射率取值范围为0.01～1。

光缆振动探测器，具体包括：光缆振动探测模块、处理器和第一无线收发器(无线收发器1)。处理器分别与光缆振动探测模块和第一无线收发器连接；光缆振动探测模块用于发射与接收光信号，在接收到的光信号中含有光缆振动信号且振动强度大于振动强度阈值时，发送脉冲至处理器；处理器用于在接收到脉冲时确定光缆振动开始时间；第一无线收发器用于接收振动发生器发送的振动发生时间，并将振动发生时间传输至处理器；处理器用于将光缆振动开始时间与振动发生时间做差得到振动时延，根据振动时延确定光缆位置。

振动发生器，具体包括：振动装置、振动探测模块、第二无线收发器(无线收发器2)和电缆。振动探测模块设置在振动装置上，振动探测模块分别与振动装置和第二无线收发器电连接；振动探测模块用于记录振动装置产生振动信号时的振动发生时间，并将振动发生时间传输至第二无线收发器；第二无线收发器用于发送振动发生时间至第一无线收发器。振动探测模块和第二无线收发器通过电缆连接。

振动装置包括振动块，振动块用于在接触到下落的物体(重锤)时产生振动信号。重锤质量取值范围为1kg～10kg，材质为金属或混凝土；振动块为柱形体，厚度取值范围为50mm～200mm，横截面面积取值范围为0.09m²～1m²，材质为混凝土或硬木；振动块的一面有中心点标记；振动探测模块被固定在振动块侧面，通过连接电缆连接至无线收发器2。振动发生器产生振动时，振动块放置于地面上，重锤从一个选定的高度以自由落体方式落到振动块的中心点标记处，重锤撞击振动块后产生振动信号；振动探测模块探测振动信号的强度和发生时间，通过无线收发器2传输到远端的无线收发器1；重锤落下的高度取值范围为0.2m～1m。

该光缆探测装置还包括语音提示装置，语音提示装置与控制器连接，用于在得到光缆在地面的投影后进行语音提示。

图4为本实用新型实施例中测量光缆敷设深度示意图，图5为本实用新型实施例中光缆敷设深度计算的三角几何关系示意图。在图4和图5中，振动点1、振动点2、振动点3产生的振动而获得的振动时延分别为t1、t2、t3。

如图4-5所示，光缆探测的具体操作过程如下：

获取振动发生器在不同位置处产生振动后，光缆振动探测器确定的振动时延；振动时延为光缆振动开始时间与振动发生时间的差值，光缆振动开始时间为光缆振动探测器在接收到光缆振动信号时的时间，振动发生时间为振动发生器检测到振动时的时间；

判断大于预设距离的相邻两个位置对应的振动时延的差值是否小于预设时延，得到第一判断结果；

若第一判断结果为是，则获取振动时延集合；振动时延集合中的所有振动时延均为振动发生器在相邻两个位置所成直线的垂直方向的多个位置处产生振动后，光缆振动探测器确定的振动时延；

选取振动时延集合中的最小振动时延，将最小振动时延对应的振动发生器的位置点确定为光缆在地面的投影。

将光缆在地面的投影确定为第一振动点，将在垂直方向上选取的两个位置点确定为第二振动点和第三振动点；第二振动点位于第一振动点和第三振动点之间，第一振动点至第二振动点的距离等于第二振动点至第三振动点的距离；

获取第一振动点的振动时延、第二振动点的振动时延和第三振动点的振动时延；

根据第一振动点的振动时延、第二振动点的振动时延、第三振动点的振动时延以及第一振动点至第二振动点的距离，采用如下公式确定光缆敷设深度：

d²＝l²*(t2-t0)²/(t1-t0)²-l²

其中，

t0＝0.5*(t3²-4t2²+3t1²)/(t3-4t2+3t1)

式中，d为光缆敷设深度，l为第一振动点至第二振动点的距离，t1为第一振动点的振动时延，t2为第二振动点的振动时延，t3为第三振动点的振动时延，t0为中间变量。

具体的，

a)连接测量系统：根据光缆振动探测器使用模式，在被测光缆一端，将光缆振动探测器连接到被测光缆的其中一根或两根光纤，在被测光缆的另一端，将对应所使用的光纤连接光纤反射器，或者将两根光纤连接起来形成环路。

b)确定测量地点被测光缆在地面的投影：将振动发生器放置于可能敷设有光缆的地点，产生振动；如果远端的光缆振动探测器没有探测到对应的光缆振动，改变振动发生器位置，直至光缆振动探测器探测到相应的光缆振动为止；如果远端的光缆振动探测器探测到对应的光缆振动，测量振动时延t；沿某直线方向每间隔0.1m～0.5m改变振动发生器位置，同时测量振动时延t，如果在间隔1m以上的两个位置测量所得的振动时延t变化小于0.2ms，认为此直线方向近似平行于被测光缆的走向，需要改变移动的直线方向；在获得振动时延t极小值的振动点，记下振动块的中心标记位置，认为被测光缆位于该位置地面的垂直下方，即振动块的中心点位置是被测光缆在地面的一个投影点。

c)选择振动点：选择3个振动点，如图4中的振动点1、2、3，这三个振动点在一条直线上，该直线垂直于光缆的走向，其中振动点1位于被测光缆在地面的投影上，振动点间隔为l，l的取值范围为0.5m～2m，优选l等于1m。

d)振动发生器分别在三个振动点产生振动，并获取相应的振动时延t1、t2、t3。

e)根据图5中所示的三角几何关系，计算光缆敷设深度d，光缆敷设深度d与l、t1、t2、t3的关系为：

d²＝l²*(t2-t0)²/(t1-t0)²-l²，

其中t0＝0.5*(t3²-4t2²+3t1²)/(t3-4t2+3t1)。

在以上测量步骤中，共需要测量三个点振动点的振动时延，目的是在计算光缆敷设深度d时不需要涉及振动在土壤中的传播速度。将振动点的间隔取值相同，能简化推导光缆敷设深度d的计算关系式。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。