[發(fā)明專利]用于損耗與擾動事件同步監(jiān)測的COTDR方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2020-11-03
• 公開（公告）號: CN112595492B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發(fā)明（設計）人: 吳巖;張益昕;陳曉紅;張旭蘋
• 申請（專利權）人: 烽火通信科技股份有限公司
• 主分類號: G01M11/00
• 分類號: G01M11/00;G01H9/00
• 代理公司: 武漢智權專利代理事務所(特殊普通合伙) 42225
• 代理人: 彭程程

本發(fā)明公開了一種用于損耗與擾動事件同步監(jiān)測的COTDR方法及系統(tǒng)，涉及光纖傳感技術領域，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)損耗與擾動事件的同步監(jiān)測；通過對多頻信號的探測與同步接收，能夠提升COTDR系統(tǒng)的測量速度，同時通過選取間隔一段時間的多頻探測曲線進行累加平均，能夠抑制光纖鏈路損耗曲線的相干衰落噪聲，避免了待測光纖中的衰減、連接處反射等事件被相干衰落噪聲淹沒，提升了監(jiān)測事件識別率以及COTDR曲線的探測動態(tài)范圍，增加了可監(jiān)測距離；同時，本發(fā)明通過發(fā)射N個頻率的探測光脈沖以及對獲得的多個頻率的中頻信號進行獨立測量，將擾動事件的探測頻率范圍能夠提升N倍。

技術領域

本發(fā)明涉及光纖傳感技術領域，具體涉及一種用于損耗與擾動事件同步監(jiān)測的COTDR方法及系統(tǒng)。

背景技術

光纖因為其傳輸帶寬大、衰減小、抗干擾能力強等優(yōu)點，在通信領域得到了廣泛的應用，光纖通信技術也因此成為現(xiàn)代通信的主要方式之一。全球光纖鋪設里程已達數(shù)十億公里。但由于人為因素、使用環(huán)境、光器件性能的衰變以及光纜的自然老化等原因，光纖傳輸系統(tǒng)出現(xiàn)故障并導致通信中斷的現(xiàn)象頻發(fā)，且故障次數(shù)隨時間的推移不斷增加，使得光纜線路故障率要遠遠大于設備故障率。因此，對光纖線路進行在線監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和修復故障對降低損失、提高通信的可靠性具有非常重大的意義。

在光纖通信線路監(jiān)測方面，目前普遍使用的是在線光功率監(jiān)測和基于OTDR(光時域反射)技術的檢測方案。在線光功率監(jiān)測直接從光纖通信線路中分出部分光，通過監(jiān)測信號光功率的變化判斷通信線路的狀況。該方案雖然簡單實用，但它只能感知和反饋線路的運行狀況，而不能精確報告線路中的微小故障事件及其對應的位置。OTDR不僅能及時反映通信線路中的多種事件，而且還能準確判斷事件的類型及事件點的位置。因此，OTDR對光纖通信線路健康監(jiān)測具有重要的作用，能在一定程度上對通信線路進行實時在線監(jiān)測。但是通信線路中通常使用光放大器如EDFA(摻鉺光纖放大器)來補償信號光的傳輸損耗，從而使通信線路延伸至數(shù)千甚至上萬公里。由于OTDR采用的是直接功率探測方式，通信線路中EDFA產(chǎn)生的ASE噪聲功率與背向瑞利散射信號功率將無法得到區(qū)分，因而系統(tǒng)測量的信噪比會大大降低。并且，在多個EDFA級聯(lián)的通信線路中，ASE噪聲會不斷聚集而得到加強從而使OTDR無法準確探測到瑞利散射信號，不能對整條通信線路進行測量。

在這種情況下，COTDR(相干光時域反射技術)凸顯出其巨大的優(yōu)勢。COTDR利用相干探測的方法把探測到的信號光功率集中到某一特定的中頻，通過對該中頻信號進行帶通濾波就可以濾除絕大部分的噪聲，從而使其能監(jiān)測多中繼超長距離光纖通信線路。但是，COTDR和OTDR系統(tǒng)一樣，在光纖通信網(wǎng)絡監(jiān)測方面均存在一個缺陷：當外部擾動事件對光纖造成損害之后，才能夠通過OTDR和COTDR觀察到光纖損耗的變化，無法實現(xiàn)對損害事件進行預警，甚至可能造成巨大的經(jīng)濟損失。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種用于損耗與擾動事件同步監(jiān)測的COTDR方法及系統(tǒng)，實現(xiàn)光纖鏈路損耗監(jiān)測的同時，實現(xiàn)擾動事件的預警。

為達到以上目的，本發(fā)明采取一種用于損耗與擾動事件同步監(jiān)測的COTDR方法，包括以下步驟：

通過時分復用結(jié)合頻分復用，使激光器在一個周期內(nèi)產(chǎn)生N個頻率的探測光脈沖；

對N個頻率的探測光脈沖進行探測與同步接收，得到含有N個頻率的兩個偏振態(tài)的中頻信號；

采集N個頻率的兩個偏振態(tài)中頻信號，進行數(shù)據(jù)處理，分別獲得用于損耗監(jiān)測的COTDR曲線，以及用于振動信號監(jiān)測的OTDR曲線。

優(yōu)選的，對N個頻率的探測光脈沖進行探測與同步接收，得到含有N個頻率的兩個偏振態(tài)的中頻信號，具體包括以下步驟：

通過耦合器接收激光器發(fā)出的N個頻率連續(xù)光并分成兩路，一路作為探測光，另一路作為本振光；

通過可調(diào)移頻器將N個頻率的探測光再次在一個周期內(nèi)產(chǎn)生等間隔頻移；