[發(fā)明專利]一種提高光頻域反射儀的最大測試距離的方法

有效

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• 申請日: 2017-01-16
• 公開（公告）號: CN106705863B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發(fā)明（設計）人: 張健一;劉曉平
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 李媛媛

技術領域

本發(fā)明涉及光纖傳感和光網絡器件及系統檢測儀器技術領域、光學測量技術領域，特別是涉及一種提高光頻域反射儀的最大測試距離的方法。

背景技術

光頻域反射技術(Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR)是分布式光纖測量與傳感技術中新興的發(fā)展方向。較傳統光時域反射方法(Optical Time Domain Reflectometry,OTDR)，OFDR具有信噪比高，空間分辨率高，靈敏度高等特點。

在OFDR系統中，商用激光器在光頻掃描中都存在非線性特性，這就會造成光頻域反射計的空間分辨率嚴重惡化。目前，通過附加觸發(fā)干涉儀在同一頻域空間采樣信號，用來解決激光器的非線性效應，抑制激光器的光頻非線性掃描對光頻域反射儀的影響。這種方法采用固定時延臂的附加干涉儀實時為主干涉儀產生采樣時鐘脈沖，實現等頻率間隔采樣，可以抑制激光器的光頻非線性掃描對光頻域反射裝置的影響。但是根據采樣定理，光頻域反射儀的最大測量距離會受到附加干涉儀的固定時延臂長度的限制，上述方法并不適用長距離的光頻域反射儀。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提出一種能夠提高光頻域反射儀的最大測試距離的方法，以實現長距離的測量。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種提高光頻域反射儀的最大測試距離的方法，該方法實現的系統包括：可調諧掃描激光器、第一耦合器、觸發(fā)干涉儀、測量干涉儀、數據采集卡以及電腦；所述觸發(fā)干涉儀包括第二耦合器、第三耦合器、產生相位差的器件和第一光電探測器；所述測量干涉儀包括第四耦合器、光環(huán)形器和第二光電探測器；所述第一光電探測器和第二光電探測器分別與數據采集卡連接，所述數據采集卡連接到電腦；所述可調諧掃描激光器的光源通過第一耦合器后，一部分光依次進入觸發(fā)干涉儀的第二耦合器、第三耦合器、產生相位差的器件和第一光電探測器，另一部分光進入測量干涉儀的第四耦合器；經第四耦合器后出射的一部分光直接到達第二光電探測器，另一部分光進入光環(huán)形器后再到達待測器件，由待測器件反射回來的光通過光環(huán)形器后到達第二光電探測器。

所述觸發(fā)干涉儀作為測量干涉儀的外部時鐘，觸發(fā)數據采集卡進行數據采集；通過調節(jié)所述產生相位差的器件，以產生不同的相位差然后進行多次數據采集，獲得多個采用數據，然后合并這些采樣數據，達到減小采樣周期，提高最大可測量距離。

優(yōu)選地，所述第一耦合器的耦合比為90：10，所述第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器的耦合比均為50：50。

優(yōu)選地，所述產生相位差的器件為液晶可變波片。

本發(fā)明方法的原理如下；觸發(fā)干涉儀作為測量干涉儀的外部時鐘，采樣頻率為觸發(fā)數據采集卡進行數據采集，滿足信號采集時在同一頻域，解決傅里葉變換等時間等頻率的采樣間隔。而測量干涉儀同樣兩臂存在光程差，因此根據采樣定理，觸發(fā)干涉儀兩臂的光程差是測量干涉儀的兩倍，因此最大測量距離受限。本發(fā)明是在解決可調諧激光器非線性效應，滿足等頻率間隔的采樣的同時，提出利用產生相位差的器件應用在附加觸發(fā)干涉儀上產生相位差，進行多次采樣，在頻域空間相鄰兩次采樣相位差采樣之后的數據合并，等同于且因此觸發(fā)干涉儀兩臂差擴大一倍，測量干涉儀也擴大一倍。在時間上由于觸發(fā)干涉儀作為采樣時鐘物理上是信號過零點上升沿時采樣一次，本發(fā)明在觸發(fā)干涉儀上增加一個產生相位差的器件，就可以在時間上產生相位差，這樣就達到了頻域空間的效果，增加最大測試距離，解決了測量距離受到附加干涉儀的固定時延臂長度的限制來提高光頻域反射儀的最大測量距離。

相比現有技術的方法，本發(fā)明的方法具有無損、高精度、快速測量等優(yōu)點，得到的測量結果更加精確，該測量方法更加便利。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例在頻域空間中的信號圖；

圖3為本發(fā)明實施例在時域空間中的信號圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明進一步說明。

如圖1為實現本發(fā)明方法的系統結構示意圖，系統包括可調諧激光器1、90：10耦合器2、觸發(fā)干涉儀、測量干涉儀、數據采集卡10、電腦11。其中，觸發(fā)干涉儀包括50:50耦合器3、50:50耦合器4、液晶可變波片5、光電探測器6；測量干涉儀包括50:50耦合器7、光環(huán)形器8、光電探測器9。