[發明專利]混沌光時域反射儀及其測量方法

無效

• 申請號: 200810054534.7
• 申請日: 2008-01-31
• 公開（公告）號: CN101226100A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發明（設計）人: 王云才;賀虎成;王冰潔;王安幫
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;H04B10/08
• 代理公司: 山西太原科衛專利事務所
• 代理人: 戎文華

技術領域

本發明涉及一種光時域反射儀及其測量方法，具體來講是一種混沌光時域反射儀及其測量方法，屬于光纖線路測量技術領域。

技術背景

光時域反射儀(0ptical?Time?Domain?Reflectometer，簡稱OTDR)是基于背向散射或反射信號的測量儀器，該儀器可以方便的對光纖進行非破壞性測量，并能夠連續顯示整個光纖線路損耗的相對位置變化和故障點位置，成為光纖研究、生產、鋪設以及維護整個產業中應用最廣的測量儀器，在整個光纖產業中占有重要的地位。OTDR主要由光發射部分、光接收部分、數據處理部分及顯示部分組成。其中光發射、光接受及數據處理部分是OTDR的最關鍵部分，代表著OTDR的核心技術。傳統的OTDR采用脈沖激光器作為光源，脈沖激光發射器向待測光纖鏈路發射光脈沖，通過測量回射光的功率及飛行時間得到損耗與距離的關系。對于使用脈沖激光器作為光源的傳統OTDR來說，存在的問題是分辨率低，其分辨率受限制于光脈沖的寬度，如要達到100m的分辨率，脈沖寬度要小于1μs，且由于OTDR發射的峰值功率受限于激光器，動態范圍的提高主要通過提高光脈沖能量實現，提高動態范圍就會降低OTDR分辨率，而提高分辨率就會降低動態范圍，這是傳統脈沖式OTDR無法解決的問題。

在先技術EP0269448、JP9026376提出改進的相關法OTDR采用了偽隨機碼調制的光脈沖，利用相關技術進行信號處理，能較好的解決分辨率與動態范圍無法同時提高的矛盾，可大大提高光時域反射的動態范圍及分辨率。然而由于受限于偽隨機碼信號的頻譜帶寬，其分辨率的提高非常有限，沒有完全發揮出相關法OTDR測量的優勢，并且這種OTDR裝置需要昂貴的偽隨機碼發生裝置及復雜的編碼、調制電路。

發明內容

本發明的目的是提供一種分辨率高、結構簡單、成本低廉的光時域反射儀及其測量方法，以克服傳統OTDR分辨率低及分辨率與動態范圍無法同時提高的問題，解決相關法OTDR中由于信號帶寬較小導致分辨率較低的問題。

為實現上述目的，本發明利用混沌激光信號代替相關法OTDR中的偽隨機碼調制的光脈沖作為探測信號，混沌激光信號為真正的隨機信號，較偽隨機碼信號具有更高的帶寬，可以大大提高OTDR的分辨率和減小測量盲區，且混沌光發射裝置結構簡單，成本低廉。其測量原理是將混沌光分為探測光I和參考光II，設參考光II滿足的函數關系式為f(t)，探測光I經過待測光纖線路回射后滿足的函數關系式g(t)＝Kf(t-τ₀)，則其互相關函數I(τ)=K∫-∞+∞f(t-τ)f(t-τ0)dt.]]>當τ＝τ₀時，互相關函數存在峰值。互相關函數的峰值與回射光強度有關。基于此原理，通過互相關儀或計算機進行處理就可以獲得探測光回射的強度與往返時間τ₀，從而實現故障定位與光纖傳輸特性的檢測。

本發明混沌光時域反射儀包括混沌光發射裝置、光纖耦合器、光電探測器、A/D轉換器、信號處理裝置及顯示裝置，其結構特點在于混沌光發射裝置發射的混沌光信號通過光纖耦合器I分為探測光I和參考光II；探測光I經光環形器發射到待測光纖線路中，利用光電探測器I接收從待測光纖線路中回射的探測光I，經A/D轉換器I轉換成數字信號輸入信號處理裝置中；參考光II由光電探測器II接收，由光信號轉化為電信號，再經A/D轉換器II轉換成數字信號輸入到信號處理裝置中，信號處理裝置對輸入的兩路數字信號進行互相關后輸入到顯示裝置中。

本發明混沌光時域反射儀的探測光I也可以經光放大器放大后再經光環形器發射到待測光纖線路中。