[發明專利]一種基于線性調頻信號的光纖光時域反射儀檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201810068293.5
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108344558B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 張傳彬;易水寒;羅清;夏曉文;喻杰奎
• 申請（專利權）人: 武漢光迅科技股份有限公司
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00
• 代理公司: 深圳市愛迪森知識產權代理事務所(普通合伙) 44341
• 代理人: 何婷

1.一種基于線性調頻信號的光纖光時域反射儀檢測系統，包括OTDR光源，用于發出連續光信號；環形器，用于將用于檢測的光信號輸入到傳輸光纖中，并將后向散射信號輸入到反射信號接收單元中；反射信號接收單元，用于接收來自傳輸光纖的后向散射信號，并轉化為數字信號，其特征在于，還包括調制信號發生器、調制器、光開關和數字信號處理單元，其中，調制信號發生器分別連接所述調制器的第二輸入口和光開關的第二輸入口，所述OTDR光源連接所述調制器的第一輸入口，所述調制器的第一輸出口連接光開關的第一輸入口，所述光開關的第一輸出口連接所述環形器的第一輸入口，所述環形器的第二輸出口連接被測的傳輸光纖，所述環形器的第三輸出口串聯所述反射信號接收單元后與數字信號處理單元相連，具體的：

所述調制信號發生器，用于產生線性調頻信號以及時鐘同步脈沖；

所述調制器，用于將線性調頻信號調制到連續光信號上，生成連續線性調頻光信號；

所述光開關，用于將連續的線性調頻光信號截成指定時間長度的線性調頻光信號；

所述數字信號處理單元，用于對接收到的數字信號進行分數階傅里葉變換，提取出線性調頻信號得到探測結果。

2.根據權利要求1所述的基于線性調頻信號的光纖光時域反射儀檢測系統，其特征在于，調制信號發生器的線性調頻信號根據以下公式生成：

s(t)＝A*rect(t/τ)cos(2π(f₀t+μt²/2))

其中，A為脈沖幅度,τ線性調頻信號的長度，f₀為中心頻率，μ為調頻斜率。

3.根據權利要求1所述的基于線性調頻信號的光纖光時域反射儀檢測系統，其特征在于，所述數字信號處理單元中分數階傅里葉變換根據以下公式實現：

其中，x(t)為反射信號接收單元接收到的信號，X_p(u)為經過分數階傅里葉變換后的信號，p為分數階傅里葉變換的階數，t為時間，u是分數階變換后其變換域的自變量，α是u軸和t軸的夾角，并且有α＝pπ/2。

4.根據權利要求1-3任一所述的基于線性調頻信號的光纖光時域反射儀檢測系統，其特征在于，所述調制器為強度調制器或者線性調制器。

5.根據權利要求1-3任一所述的基于線性調頻信號的光纖光時域反射儀檢測系統，其特征在于，所述光開關具體為強度調制器。

6.一種基于線性調頻信號的光纖光時域反射儀檢測方法，其特征在于，OTDR光源連接調制器的第一輸入口，用于發出連續光信號，方法包括：

調制信號發生器生成線性調頻信號和時鐘同步脈沖，并分別發送給調制器和光開關；

調制器根據所述線性調頻信號，調制光源發出的連續光信號，生成連續線性調頻光信號；

光開關將所述連續線性調頻光信號截成指定時間長度的線性調頻光信號，并通過環形器輸入到傳輸光纖中；

通過環形器接收來自傳輸光纖的后向散射光，將所述后向散射光轉化為數字信號；對接收到的數字信號進行分數階傅里葉變換并得到探測結果；

所述對接收到的數字信號進行分數階傅里葉變換并得到探測結果，具體包括：

在數字信號處理單元中通過分數階傅里葉變換從背散信號中提取出線性調頻信號。

7.根據權利要求6所述的基于線性調頻信號的光纖光時域反射儀檢測方法，其特征在于，調制信號發生器的線性調頻信號根據以下公式生成：

s(t)＝A*rect(t/τ)cos(2π(f₀t+μt²/2))

其中，A為脈沖幅度,τ線性調頻信號的長度，f₀為中心頻率，μ為調頻斜率。

8.根據權利要求6所述的基于線性調頻信號的光纖光時域反射儀檢測方法，其特征在于，所述數字信號處理單元中分數階傅里葉變換根據以下公式實現：

其中，x(t)為接收到的輸光纖的后向散射光信號，X_p(u)為經過分數階傅里葉變換后的信號，p為分數階傅里葉變換的階數，t為時間，u是分數階變換后其變換域的自變量，α是u軸和t軸的夾角，并且有α＝pπ/2。