一种光纤长度的测量控制方法、终端及存储介质

1.本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及的是一种光纤长度的测量控制方法、终端及存储介质。


背景技术：

2.在光纤长度测量方面，存在飞行时间法(tof)、光时域反射仪(otdr)、光频域反射仪(ofdr)、非对称sagnac干涉仪和激光锁模法等几种传统方法。飞行时间法需要高频脉冲信号源和高时间稳定度的高速示波器，否则测量精度很难保证，此方法的测量精度通常在厘米量级；光时域反射仪利用光在光纤中传播时产生的微弱的后向瑞利散射光，需要对信号进行平均以减少检测噪声，导致其测量时间较长，测量精度一般，并且存在一定范围的探测盲区；光频域反射仪需要低相位噪声和大线性扫频范围的光源，设备使用寿命难以保证，成本非常高，同时由于光源相干长度的限制，不适合长距离测量；频移非对称sagnac干涉仪易受到光纤的扭转和扰动的影响，会产生几何效应和光弹效应引起光波偏振态的变化，进而影响被测光纤的测量值；激光锁模法无法直接测量短光纤的长度。此外，很多光学设备体积较大，对使用环境要求较高，不适用于现场检测，所以需要一种高检测精度、低成本且便于集成携带的检测设备。
3.因此，现有技术还有待改进。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺陷，本发明提供一种光纤长度的测量控制方法、终端及存储介质，以解决传统的光纤长度测量控制方法检测精度低和成本高的技术问题。
5.本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：
6.第一方面，本发明提供一种光纤长度的测量控制方法，包括：
7.控制单模激光器产生连续的预设波长的激光，并根据第一预设电压对第一声光调制器的输入电压进行调制，将所述连续的预设波长的激光转换为单个脉冲激光；
8.通过预设比例的光纤耦合器产生脉冲序列，并根据第二预设电压对第二声光调制器的输入电压进行调制，将所述脉冲序列中部分光信号的强度调整为预设强度；
9.通过光电探测器将调整后的光信号转换为对应的电信号，并根据脉冲定位规则对所述电信号进行脉冲定位，得到定位的脉冲电信号；
10.根据定位的脉冲电信号进行示波器采样，并根据采样数据进行数据拟合，计算得到待测光纤的长度并输出。
11.在一种实现方式中，所述控制单模激光器产生连续的预设波长的激光，之前包括：
12.对若干种不同分光比例的光纤耦合器进行仿真测试，并根据测试结果选择得到所述预设比例的光纤耦合器；其中，所述预设比例为90：10。
13.在一种实现方式中，所述控制单模激光器产生连续的预设波长的激光，并根据第
一预设电压对第一声光调制器的输入电压进行调制，将所述连续的预设波长的激光转换为单个脉冲激光，包括：
14.控制所述单模激光器产生连续的1550nm激光；
15.根据所述第一预设电压控制所述第一声光调制器，将所述连续的1550nm激光的光路打开后关闭，产生所述单个脉冲激光。
16.在一种实现方式中，所述通过预设比例的光纤耦合器产生脉冲序列，并根据第二预设电压对第二声光调制器的输入电压进行调制，将所述脉冲序列中部分光信号的强度调整为预设强度，包括：
17.通过所述预设比例的光纤耦合器将所述单个脉冲转换为所述脉冲序列；
18.根据所述第二预设电压对所述第二声光调制器的输入电压进行调制；
19.调整两个任意波发生器的延时差，将所述脉冲序列中一部分光脉冲的强度调整到同一水平。
20.在一种实现方式中，所述调整两个任意波发生器的延时差，将所述脉冲序列中一部分光脉冲的强度调整到同一水平，包括：
21.分别控制两个所述任意波发生器的信号与延时差，控制对应的声光调制器的输入电压，将所述脉冲序列中一部分光脉冲的强度调整到同一水平。
22.在一种实现方式中，所述通过光电探测器将调整后的光信号转换为对应的电信号，并根据脉冲定位规则对所述电信号进行脉冲定位，得到定位的脉冲电信号，包括：
23.通过所述光电探测器将调整后的光信号转换为对应的电信号；
24.根据预设时间段对所有电信号中的脉冲序列进行分割，得到每个时间段的最大值；
25.分别在每个时间段内的最大值的两侧查找半峰位置，并根据查找的两个所述半峰位置确定中点位置；
26.将所述中点位置设置为对应脉冲电信号的定位点。
27.在一种实现方式中，所述根据定位的脉冲电信号进行示波器采样，并根据采样数据进行数据拟合，计算得到待测光纤的长度并输出，包括：
28.根据设置的脉冲电信号的定位点计算第一个脉冲与第n个脉冲之间的第一时间差；
29.确定未放置所述待测光纤时的第一个脉冲与第n个脉冲之间的第二时间差；
30.根据所述第一时间差和所述第二时间差计算光信号在所述待测光纤中的循环飞行时间；
31.根据所述循环飞行时间对定位的脉冲电信号进行示波器采样，并根据采样数据进行数据拟合，计算得到待测光纤的长度并输出。
32.在一种实现方式中，所述根据设置的脉冲电信号的定位点计算第一个脉冲与第n个脉冲之间的第一时间差，包括：
33.根据所述第一个脉冲的光路和所述第n个脉冲的光路，计算所述第一个脉冲与所述第n个脉冲之间的光路差；
34.根据所述光路差及对应的脉冲信号的定位点计算所述第一个脉冲与所述第n个脉冲之间的第一时间差。
35.第二方面，本发明还提供一种终端，包括：处理器以及存储器，所述存储器存储有光纤长度的测量控制程序，所述光纤长度的测量控制程序被所述处理器执行时用于实现如第一方面所述的光纤长度的测量控制方法的操作。
36.第三方面，本发明还提供一种介质，所述介质为计算机可读存储介质，所述存储介质存储有光纤长度的测量控制程序，所述光纤长度的测量控制程序被处理器执行时用于实现如第一方面所述的光纤长度的测量控制方法的操作。
37.本发明采用上述技术方案具有以下效果：
38.本发明基于飞行时间法，利用光纤耦合器结构将单个光脉冲扩展至一套脉冲序列，并且通过光纤声光调制器对光脉冲强度进行阶梯式调制来增加可探测脉冲个数。与常规的飞行时间法相比，通过这种循环的方式测量同一长度的待测光纤，能够成倍地扩展光路长度，利用脉冲序列的持续间隔除以脉冲个数来平均测量所产生的误差，最后利用示波器的采样特性，对采集到的数据采用特殊的拟合方式，突破示波器采样速度的限制，实现更高精度的测量。本发明具有高精度、低成本和测量稳定性的特点。
附图说明
39.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
40.图1是本发明的一种实现方式中光纤长度的测量控制方法的流程图。
41.图2是本发明的一种实现方式中光纤长度的测量控制系统的示意图。
42.图3是本发明的一种实现方式中光纤耦合器产生脉冲循环的示意图。
43.图4是本发明的一种实现方式中第二声光调制器输入电压调制的示意图。
44.图5是本发明的一种实现方式中光脉冲强度调制结果的示意图。
45.图6是本发明的一种实现方式中脉冲定位的示意图。
46.图7是本发明的一种实现方式中单个光纤耦合器下脉冲功率随循环的变化示意图。
47.图8是本发明的一种实现方式中两个光纤耦合器下脉冲功率随循环的变化示意图。
48.图9是本发明的一种实现方式中示波器采样理想的脉冲信号的示意图。
49.图10是本发明的一种实现方式中测量得到的飞行时间与循环次数的关系的示意图。
50.图11是本发明的一种实现方式中终端的功能原理图。
51.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
52.为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
53.示例性方法
54.在现有的光纤长度测量技术中，大多数光纤长度测量技术通常存在测量精度低、测量范围有限、测量环境受到限制、设备复杂且成本高等问题中的一个或多个问题。
55.针对上述技术问题，本发明实施例提供一种光纤长度的测量控制方法，本发明实施例基于飞行时间法，利用光纤耦合器结构将单个光脉冲扩展至一套脉冲序列，并且通过光纤声光调制器对光脉冲强度进行阶梯式调制来增加可探测脉冲个数。本发明实施例通过这种循环的方式测量同一长度的待测光纤，能够成倍地扩展光路长度，利用脉冲序列的持续间隔除以脉冲个数来平均测量所产生的误差，最后利用示波器的采样特性，对采集到的数据采用特殊的拟合方式，突破示波器采样速度的限制，实现更高精度的测量。本发明实施例具有高精度、低成本和测量稳定性的特点。
56.如图1所示，本发明实施例提供一种光纤长度的测量控制方法，包括以下步骤：
57.步骤s100，控制单模激光器产生连续的预设波长的激光，并根据第一预设电压对第一声光调制器的输入电压进行调制，将所述连续的预设波长的激光转换为单个脉冲激光。
58.在本实施例中，所述光纤长度的测量控制方法应用于终端中，所述终端包括但不限于：计算机以及移动终端等设备。
59.在本实施例中，所述光纤长度的测量控制方法通过光纤长度的测量控制系统实现，本实施例中拟采用一种新型的光纤长度测量系统，一方面利用光路的循环产生脉冲序列，从而扩展有效的光路长度，降低光纤长度测量产生的误差，进一步地提升测量精度；另一方面针对示波器的采样特性分析，提出一种拟合方式，进一步获得更精确的数值。
60.如图2所示，该光纤长度的测量控制系统包括：依次连接的激光器、第一声光调制器、光纤耦合器、第二声光调制器、光电探测器、示波器以及电脑(即终端)；其中，光纤耦合器中安装有待测光纤，该待测光纤的x端连接光纤耦合器中的f接口，该待测光纤的y端连接光纤耦合器中的c接口；当对待测光纤进行测量时，光信号从光纤耦合器中的f接口传输至待测光纤的x端，进而传输到待测光纤的y端，经由待测光纤的y端传输至光纤耦合器中的c接口。
61.在本实施例的一种实现方式中，需要预先对光纤耦合器进行调制，以得到测量精度最高的光纤耦合器的分光比例。
62.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s100之前包括以下步骤：
63.步骤s001，对若干种不同分光比例的光纤耦合器进行仿真测试，并根据测试结果选择得到所述预设比例的光纤耦合器。
64.在本实施例中，经过仿真测试后的分光比例为90：10，即本实施例中采用两个分光比例为90：10的2x2光纤耦合器。
65.具体地，在进行仿真测试的过程中，如果只使用一个光纤耦合器来产生光脉冲序列，仅考虑耦合器的分光比例，通过在matlab上对几种常见的不同分光比例的光纤耦合器进行仿真，每次循环得到脉冲光功率如图7所示。可以观察到分光比例为90：10、99：1和75：25的光纤耦合器产生的脉冲序列中，第一个脉冲之后的脉冲均匀衰减，但是第一个脉冲的功率和第二个脉冲的功率之间有明显的下降。所以当输入激光的功率过小时，第一个脉冲后的脉冲功率将大幅下降，观察不到相应的波形；如果提高输入激光的功率并且缩小示波
器的电压显示范围，会导致第一个脉冲功率过大，超过示波器所选的电压范围，并且过大的功率可能会导致第一个脉冲激光对光电探测器造成永久性损坏。
66.如果选择两个2x2光纤耦合器连接来产生光脉冲序列，仅考虑耦合器的分光比例，在matlab上对几种常见的不同分光比例的光纤耦合器进行仿真，每次循环得到脉冲光功率如图8所示。可以看到光功率均匀衰减。这样根据实际系统中存在的损耗，合理地选择光纤耦合器的分光比例，并且配合声光调制器对脉冲序列进行强度调整，即可得到一组较好的脉冲序列；因此，本实施例中采用两个分光比例为90：10的2x2光纤耦合器。
67.在本实施例中，在仿真测试后，通过已设置分光比例的光纤耦合器连接待测光纤，进而通过光纤长度的测量控制系统进行实时测量；在实时测量的过程中，通过激光器及第一声光调制器产生测量过程所需要的单个脉冲激光信号。
68.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s100包括以下步骤：
69.步骤s101，控制所述单模激光器产生连续的1550nm激光；
70.步骤s102，根据所述第一预设电压控制所述第一声光调制器，将所述连续的1550nm激光的光路打开后关闭，产生所述单个脉冲激光。
71.在本实施例中，激光器为可以产生中心波长为1550nm的单模激光器，该单模激光器产生的激光信号为连续性的激光；该单模激光器产生连续的1550nm激光经过与其连接的第一声光调制器，在该第一声光调制器的调制下，对所在的光路产生一个开关效果，从而产生单个脉冲激光。
72.通过对第一声光调制器的输入电压进行控制，对光路产生一个开关效果；在控制第一声光调制器的输入电压的过程中，根据第一预设电压先控制光路为打开状态，然后再控制光路为关闭状态，即可产生单个脉冲激光；其中，该第一预设电压为光路打开状态时的电压(例如，1v)以及光路关闭状态时的电压(例如，0v)。
73.如图1所示，在本发明实施例的一种实现方式中，光纤长度的测量控制方法还包括以下步骤：
74.步骤s200，通过预设比例的光纤耦合器产生脉冲序列，并根据第二预设电压对第二声光调制器的输入电压进行调制，将所述脉冲序列中部分光信号的强度调整为预设强度。
75.在本实施例中，在产生单个脉冲激光后，接着通过两个分光比例为90：10的2x2光纤耦合器产生脉冲序列，然后，通过对第二声光调制器的输入电压进行调制，将脉冲序列中一部分的光信号的强度调整为同一水平(即相同强度)。
76.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s200包括以下步骤：
77.步骤s201，通过所述预设比例的光纤耦合器将所述单个脉冲转换为所述脉冲序列；
78.步骤s202，根据所述第二预设电压对所述第二声光调制器的输入电压进行调制；
79.步骤s203，调整两个任意波发生器的延时差，将所述脉冲序列中一部分光脉冲的强度调整到同一水平。
80.在本实施例中，如图3所示，单个光脉冲经过两个2x2耦合器形成一个脉冲序列，然后，通过第二预设电压对第二声光调制器的输入电压进行调制，得到调制后的光脉冲信号；其中，第二预设电压如图4所示，该第二预设电压为阶梯式的电压组，通过该第二预设电压
将第二声光调制器的输入电压逐渐从0v调至1v，进而通过调整两个任意波发生器的延时差，即可将脉冲序列中一部分光脉冲的强度调整到同一水平。
81.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s203包括以下步骤：
82.步骤s203a，分别控制两个所述任意波发生器的信号与延时差，控制对应的声光调制器的输入电压，将所述脉冲序列中一部分光脉冲的强度调整到同一水平。
83.在本实施例中，可以在电脑上使用labview软件调整两个任意波发生器的延时差；具体为，同时分别控制两个任意波发生器的信号与延迟差，来控制两个声光调制器的输入电压，通过调整两个任意波发生器的延时差，最终将脉冲序列中一部分光脉冲的强度调整到同一水平，如图5所示的光脉冲强度调制结果。
84.由于脉冲激光在光纤耦合器中循环，循环的次数越多，光脉冲的能量衰减就越厉害，导致多次循环后产生的脉冲激光功率太小，影响示波器对信号的探测效果。
85.如图1所示，在本发明实施例的一种实现方式中，光纤长度的测量控制方法还包括以下步骤：
86.步骤s300，通过光电探测器将调整后的光信号转换为对应的电信号，并根据脉冲定位规则对所述电信号进行脉冲定位，得到定位的脉冲电信号。
87.在本实施例中，将脉冲序列中一部分光脉冲的强度调整到同一水平后，即在使用声光调制器后调整脉冲的功率后，通过光电探测器(photodetector)将光信号转换为电信号，然后连接到示波器(oscilloscope)上观察记录并导出数据到电脑(pc)上，最后使用matlab进行数据的离线处理。
88.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s300包括以下步骤：
89.步骤s301，通过所述光电探测器将调整后的光信号转换为对应的电信号；
90.步骤s302，根据预设时间段对所有电信号中的脉冲序列进行分割，得到每个时间段的最大值；
91.步骤s303，分别在每个时间段内的最大值的两侧查找半峰位置，并根据查找的两个所述半峰位置确定中点位置；
92.步骤s304，将所述中点位置设置为对应脉冲电信号的定位点。
93.在本实施例中，示波器探测到的脉冲信号经过了各种光学器件、电学器件，其波形发生变形并且包含噪声信号。确定两个具有一定宽度的矩形脉冲之间的时间间隔是精准测量光纤长度的一个重要因素。为了提高对待测光纤的测量精度，需要对得到的脉冲信号进行定位。
94.其中，定位过程如图6所示，首先对脉冲序列在时间上进行分割，即按照预设时间段对得到的脉冲序列进行分割，其中，预设时间段可以是1μs；然后找出每个时间段的最大值(即脉冲信号强度峰值)。因为噪声等因素的影响，此时的最大值点在矩形脉冲顶部具有一定的随机性，并不能用来定位脉冲的位置。
95.因此，通过分别在该脉冲最大值点的两侧去寻找幅值为最大值一半的位置(即半峰值位置)，再确定这两个位置的中点位置，使用该中点位置作为该时间段内对应脉冲的定位点。由于，后面的脉冲相比于前面的脉冲，仅仅是多经过了几次2x2光纤耦合器和普通的单模光纤，对于矩形脉冲的上升沿和下降沿形状几乎没有影响，通过这种方法可以比较好地确定脉冲的位置。
96.如图1所示，在本发明实施例的一种实现方式中，光纤长度的测量控制方法还包括以下步骤：
97.步骤s400，根据定位的脉冲电信号进行示波器采样，并根据采样数据进行数据拟合，计算得到待测光纤的长度并输出。
98.在本实施例中，在定位单个脉冲信号的位置后，根据定位的位置确定脉冲信号对应的时间点，进而通过选择起始脉冲信号的时间点和结束脉冲信号的时间点，计算得到两个脉冲信号的时间差，结合未放置待测光纤时的时间差，以及示波器采样及拟合数据，即可得到待测光纤的长度，并输出计算得到的待测光纤的长度。
99.具体地，在本实施例的一种实现方式中，步骤s400包括以下步骤：
100.步骤s401，根据设置的脉冲电信号的定位点计算第一个脉冲与第n个脉冲之间的第一时间差；
101.步骤s402，确定未放置所述待测光纤时的第一个脉冲与第n个脉冲之间的第二时间差；
102.步骤s403，根据所述第一时间差和所述第二时间差计算光信号在所述待测光纤中的循环飞行时间；
103.步骤s404，根据所述循环飞行时间对定位的脉冲电信号进行示波器采样，并根据采样数据进行数据拟合，计算得到待测光纤的长度并输出。
104.在本实施例中，在计算待测光纤的长度的过程中，需要先确定第一个脉冲的光路(即光路径长度值)和第n个脉冲的光路。
105.如图2所示，将待测光纤(fut)放入系统中，第一个脉冲的光路l1可以表示为：
106.l1＝a
→b→c→d→e→f→g→h107.第n个脉冲的光路ln可以表示为：
108.ln＝a
→b→c→d→e→f→
{(n-1)
·
(f
→
x
→y→c→d→e→
f)}
→g→h109.其中，x
→
y为待测光纤的长度l
fut
，由上面两式可得第一个脉冲与第n个脉冲之间光路差δl
fut
可以表示为：
110.δl
fut
＝l
n-l1＝(n-1)
·
(f
→
x
→y→c→d→e→
f)
111.从示波器收集信号并处理计算后得到第一个脉冲与第n个脉冲相隔的时间差δt
fut
可以表示为：
[0112][0113]
其中，c为光速，n
eff
为光纤的有效折射率，σ
fut
为测量产生的误差。
[0114]
同理，不放置待测光纤时第一个脉冲和第n个脉冲之间的光路差δl0和相隔的时间差δt0分别可以表示为：
[0115]
δl0＝(n-1)
·
(f
→c→d→e→
f)
[0116][0117]
所以通过光纤耦合器环路中放置待测光纤和不放置待测光纤获得的两组数据相减处理，即可获得光在待测光纤中循环的飞行时间δt：
[0118][0119]
因此，待测光纤的长度l
fut
可由上式导出：
[0120][0121]
由上式可以得出，随着循环次数增大，获得的脉冲激光个数n越多，因测量而导致的误差σ会减小。相比较与传统的飞行时间法测量光纤长度，本实施例中使用的测量系统可以成倍增加有效光路长度，不需要使用的光电探测器具有很快的响应速度，根据实际的循环次数，可以将测量误差缩小一个数量级以上，大大提升了测量的精度。
[0122]
在本实施例中，可以通过示波器的采样特性以及数据拟合的方式，计算得到待测光纤的长度并输出。
[0123]
由于所有的示波器都具有一定的采样速度以及带宽，这意味着示波器不是连续采样的，所以导致探测到的时域信号与理想信号存在误差。本实施例中利用这一点对其进行分析，求得实际测量得到的脉冲间隔的表达式，并且利用采集到的数据对其进行拟合，求出待测光纤的长度。
[0124]
假设示波器采样理想脉冲信号如图9所示，其中黑色线条为理想的脉冲信号，红色的点为示波器的采样点，本实施例中用每个脉冲上升沿前的第一个采样点来表示该脉冲的位置，设第一个脉冲的上升沿位置对应的时间t(0)为起点，即：
[0125]
t(0)＝0
[0126]
第二个上升沿位置对应的时间t(1)可以由加入的光纤长度l、有效折射率n
eff
和光速c导出：
[0127][0128]
由于示波器的离散采样的特性，在信号上升沿前的第一个采样点的时间位置t0是一个随机的位置，由开始采样的时间决定，其随机的范围由示波器采样时间间隔δts决定，即：
[0129]
t0＝-δts·
rand
[0130]
rande(0，1)
[0131]
使用rand表示这个随机数，在示波器连续的一段采样过程中，这个值将保持不变。那么接着就可以推出第七个采样点的时间位置，即第二个脉冲上升沿前的第一个采样点t1，可以表示为：
[0132][0133]
其中，[]表示为向下取整函数，如上式所示，利用第一个采样点到第二个上升沿的时间除以采样时间间隔δts，再向下取整后再乘以采样时间间隔δts，即可以舍去第七个采样点到第二个上升沿的这段时间。因为本实施例中设置的第一个上升沿位置的时间t(0)为0，所以最后减去δts·
rand来表示该点的位置。同理，本实施例中可以表示处于第2个上升沿前的第一个采样点的时间位置t2：
[0134][0135]
最后推导处第n+1个上升沿前第一个采样点的时间位置tn：
[0136][0137]
因此，本实施例中用每个脉冲上升沿前的第一个采样点来表示该脉冲的位置，光在待测光纤单次飞行时间可以用第n+1个脉冲和第1个脉冲的位置表示：
[0138][0139]
本实施例中选定一定的参数，对tn这一表达式进行仿真，结果如图10所示。其中红线是由光纤长度直接推导出的光的飞行时间真实值t
real
，表示为：
[0140][0141]
蓝线为仿真示波器采样，计算其测量结果随着循环次数增加的变化。随着循环次数的增加可以看到并不是光在环路中的循环次数越多，其测量就越精准，在真实值附近处于一个振荡的状态，但总体有着收敛于真实值的趋势。
[0142]
对tn进行简化，表示为：
[0143][0144]
b＝rand
[0145][0146]
对于测量一段光纤，可知光纤长度l、有效折射率n
eff
、光速c、示波器采样时间间隔δts以及单次测量中的随机数rand为常量。在单次测量中，a和b为未知的常量。
[0147]
由于：
[0148][0149][0150][0151]
对tn取极限可知：
[0152][0153]
因此，当n趋于无穷大时，tn将收敛于真实值t
real
。但是，由于光在光纤中的传输损耗、光学器件的插入损耗以及光纤耦合器的分光导致的损耗，导致实际上并不能实现无限多次的循环。因此，在有限的循环次数上，本实施例中通过机器学习的方式，用测量得到的数据对：
[0154][0155]
这一表达式进行拟合，其中n、tn可以从测量数据中提取，δts为示波器设置的采样时间间隔，是已知量。通过拟合可以得到a和b的数值，最后通过a的表达式即可反推出光纤的长度l：
[0156][0157]
通过这种方式，极大地降低了需要采样的数据，并且降低了系统对循环次数的要求，通过有限次数的循环即可获得非常精准的测量结果；也就是说，本实施例中通过分析示波器的采样特性，对数据进行拟合，突破示波器的采样速率对于基于飞行时间法的光纤长度测量的限制。
[0158]
值得一提的是，本实施例中的测量系统，不仅适用于标准的通信光纤，还适用于特种光纤，如单模光子带隙光纤，而且也可以应用于光纤有效折射率的计算。例如，由于激光波长、环境温度、压力、应变和生产批次的变化，通常光纤生产厂商提供的对应单模光纤的有效折射率存在0.1％的误差。如果使用本实施例中的测量系统，通过其他设备在当前环境下测量一根较短光纤(2米以下)的实际长度，然后将该光纤熔接接入测量系统，最后根据上述方法进行测量，即可反推出在当前的环境条件下的光纤有效折射率，对于长光纤的长度测量也可以进一步校准。
[0159]
本实施例中基于飞行时间法提出一种新的光纤长度测量系统，具有结构简单、不受激光光源相干长度的限制和光的偏振影响、成本低等优点。本实施例中拟采用一种新型的光纤长度测量系统，一方面利用光路的循环产生脉冲序列，从而扩展有效的光路长度，降低光纤长度测量产生的误差，进一步地提升测量精度；另一方面针对示波器的采样特性分析，提出一种拟合方式，进一步获得更精确的数值。
[0160]
本实施例通过上述技术方案达到以下技术效果：
[0161]
本实施例基于飞行时间法，利用光纤耦合器结构将单个光脉冲扩展至一套脉冲序列，并且通过光纤声光调制器对光脉冲强度进行阶梯式调制来增加可探测脉冲个数。与常规的飞行时间法相比，通过这种循环的方式测量同一长度的待测光纤，能够成倍地扩展光路长度，利用脉冲序列的持续间隔除以脉冲个数来平均测量所产生的误差，最后利用示波器的采样特性，对采集到的数据采用特殊的拟合方式，突破示波器采样速度的限制，实现更高精度的测量。本实施例具有高精度、低成本和测量稳定性的特点。
[0162]
示例性设备
[0163]
基于上述实施例，本发明还提供一种终端，包括：通过系统总线连接的处理器、存储器、接口、显示屏以及通讯模块；其中，所述处理器用于提供计算和控制能力；所述存储器包括存储介质以及内存储器；所述存储介质存储有操作系统和计算机程序；所述内存储器为所述存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境；所述接口用于连接外部设备，例如，移动终端以及计算机等设备；所述显示屏用于显示相应的信息；所述通讯模块用于与云端服务器或移动终端进行通讯。
[0164]
所述计算机程序被所述处理器执行时用以实现一种光纤长度的测量控制方法的
操作。
[0165]
本领域技术人员可以理解的是，图11中示出的原理框图，仅仅是与本发明方案相关的部分结构的框图，并不构成对本发明方案所应用于其上的终端的限定，具体的终端可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0166]
在一个实施例中，提供了一种终端，其中，包括：处理器和存储器，所述存储器存储有光纤长度的测量控制程序，所述光纤长度的测量控制程序被所述处理器执行时用于实现如上所述的光纤长度的测量控制方法的操作。
[0167]
在一个实施例中，提供了一种存储介质，其中，所述存储介质存储有光纤长度的测量控制程序，所述光纤长度的测量控制程序被所述处理器执行时用于实现如上所述的光纤长度的测量控制方法的操作。
[0168]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，计算机程序可存储于一非易失性存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。
[0169]
综上，本发明提供了一种光纤长度的测量控制方法、终端及存储介质，方法包括：控制单模激光器产生连续的预设波长的激光，并根据第一预设电压对第一声光调制器的输入电压进行调制，将连续的预设波长的激光转换为单个脉冲激光；通过预设比例的光纤耦合器产生脉冲序列，并根据第二预设电压对第二声光调制器的输入电压进行调制，将脉冲序列中部分光信号的强度调整为预设强度；通过光电探测器将调整后的光信号转换为对应的电信号，并根据脉冲定位规则对电信号进行脉冲定位，得到定位的脉冲电信号；根据定位的脉冲电信号进行示波器采样，并根据采样数据进行数据拟合，计算得到待测光纤的长度并输出。本发明通过光纤声光调制器对光脉冲强度进行阶梯调制，通过扩展有效光路长度进一步提高测量精度。
[0170]
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。