[发明专利]光纤应变与光缆变形监测装置及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及光缆机械性能测试技术，具体涉及光纤应变与光缆变形监测的技术。

背景技术

作为光纤通信系统信息传输通道的保护层，光缆的机械物理性能是其设计、生产与采购的重要技术指标，然而长期以来光缆的机械物理性能并不像其光学性能一样是一个定量的技术参数，国际上对光缆的机械性能都采用通过性试验的方法进行检验。对光缆的抗压能力，仅只需要对光缆施加一个给定的压力，试验后不会给光缆造成残余附加衰减，且光缆护套未受损伤就算合格；对光缆抗冲击性能也采用了同样的思路：以一定形状的冲头，用给定的冲击能量对光缆的给定位置进行给定次数的冲击，试验后不会给光缆造成残余附加衰减，且光缆护套未受损伤就算合格。这样无论光缆的相关性能有多好，只要能够通过此性能试验，均为合格，而无法比较出不同光缆的性能优劣，也并不知道具体哪个厂家、哪种类型的光缆其机械性能的余量有多少，这给光缆结构的定量设计与研发造成了较大的限制，也为产品成本的控制带来了盲区，给光缆的选型、施工和使用也造成了不便。

为构建节约型社会，降低产品生产成本，产品的技术性能应以刚好满足应用需求并保有合理的余量为优，然而光缆机械性能的通过性试验使得目前的检测手段难以完成对光缆具体性能参数的定量测试，也就无从谈起对光缆性能与成本的精确控制，同时也无法完成对不同类型、不同厂家的产品进行定量比较与分析，其具体参数是多少，设计余量有多少均不清楚。而要定量检测光缆对光纤的机械保护性能，最重要的标志就是实现光纤因光缆受外力影响变形而刚好受到影响的敏感响应点。目前无论是国际还是国内对光缆拉伸性能以外的机械性能检测一般采用的都是以光纤衰减变化达到0.1dB为光纤受到光缆形变影响为检测依据，且要求外力撤销后，光纤衰减恢复正常。

然而光纤在100mm甚至更短长度上产生0.1dB的衰减增加要求施加给光纤的压力很大，此时光缆型变对光纤的影响已经十分严重，而且目前的测试方法是以光开关切换来监测光缆中的12根光纤，考虑到光缆中的光纤时常远多于12芯，且光开关切换使得监测系统无法对所有光纤进行同时监测，所以经常会有光纤已经受到很大的影响而光开关还没切换到受影响的光纤，所以发现光纤受到影响后而撤除光缆所受实验外力后，光纤的衰减往往已经无法恢复原参数，致使光缆的机械性能成为难以实现定量检测的性能参数。这对降低光缆成本，比较光缆性能造成了极大的制约与限制。

发明内容

本发明针对现有技术中采用通过性试验来监测光缆机械性能所存在的问题，而提供一种光纤应变与光缆变形监测装置，并基于该装置，本发明还提供了一种光纤应变与光缆变形监测方法。本发明利用光纤对压力影响极为敏感的偏振特性，在测光缆受机械性能试验时利用光纤中偏振光的偏振态变化来检验光缆对光纤的保护能力，理论与实验都表明光纤在很短的长度上受极小的外力就会使得光纤中传输偏振光的偏振态发生显著变化，从而能够提高光缆保护光纤能力的临界点的测试敏感度和准确性，从而为定量测试光缆的机械性能参数奠定了基础。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

光纤应变与光缆变形监测装置，该装置包括：

偏振光源，所述偏振光源用于产生监测用偏振光，并传至待测光缆中部分或所有光纤中；

偏振态监测装置，所述偏振态监测装置与待测光缆中部分或所有光纤的输出端相接，对光缆中部分或所有光纤的输出光的偏振态进行监测，并以此来监测光缆机械性能测试中光纤承受应力的变化，进而测试光缆形变对光纤保护的机械性能参数。

在监测装置的优选方案中，所述偏振光源由光源和起偏器配合而成。

进一步的，所述偏振态监测装置为偏振分析仪或偏振计。

进一步的，所述偏振态监测装置由验偏器与光功率探测装置连接组成。

进一步的，所述偏振态监测装置包括监测分光器、验偏器、第一光功率探测装置以及第二光功率探测装置，所述监测分光器的输入端连接待测光缆中部分或所有光纤的输出端，其输出端分别连接验偏器和第二光功率探测装置的输入端，所述验偏器的输出端连接第一光功率探测装置的输入端。

进一步的，所述监测装置还包括输入分光器，所述偏振态监测装置包括若干组光功率探测组，每组光功率探测组由验偏器和光功率探测装置连接组成，所述输入分光器的输入端连接偏振光源，其输出端分别连接待测光缆中部分或所有光纤的各输入端，偏振态监测装置中的每组光功率探测组分别连接待测光缆中各光纤的输出端。

在上述具有光功率探测装置的优选方案中，本发明还在监测装置中设置偏振控制器，所述偏振控制器设置在偏振光源与待测光缆之间或者设置在待测光缆与验偏器之间。