[发明专利]一种光纤内部损耗/反射点简易检测与定位方法及装置

说明书

技术领域

本发明是一种光纤内部损耗/反射点简易检测与定位方法及装置，涉及光纤测量技术领域以及信号处理领域。

背景技术

光纤由于具有通信容量大、传送信息质量高、传输距离远、性能稳定、防电磁干扰、抗腐蚀能力强、对振动和温度等物理量敏感等优点，在通信和传感领域得到了广泛的应用。近年来，随着人们对带宽业务的不断需求，光网络技术得到大力的发展。但与此同时，光纤的维护与管理问题也日渐突出，随着网上光纤数量的增加以及早期铺设的光纤的老化，光纤线路的故障次数在不断增加。传统的光纤线路维护方法，排障时间长、设备成本高，严重影响通信网的正常工作。因而，每年因光纤故障而造成的经济损失巨大。

传统的光纤内部损耗/反射点检测与定位信号处理方法主要有两点法和最小二乘法相结合的方法以及Gabor变换和小波变换。两点法和最小二乘法相结合的方法根据背向散射曲线相邻点的斜率变换来判断光纤内部损耗/反射事件，并采用最小二乘法来计算事件损耗，虽然算法简单，实现方便，但存在信噪比低，对噪声敏感，以及容易误检测等缺点；Gabor变换是通过信号的时间平移和频率调制形式来建立非平稳信号的联合时间频率函数，然后对事件频率平面进行采样划分，将时频平面转换成另外两个离散采样网格参数的平面，在二维平面上表征非平稳信号，Gabor变换可以达到时频局部化的目的：它能够在整体上提供信号的全部信息而又能提供在任一局部时间内信号变化剧烈程度的信息，故Gabor变换可以用来检测光纤背向散射曲线上的突变点；小波变换是一个时间和频域的局域变换，利用联合的时间-尺度函数分析非平稳信号，能有效地从信号中提取信息，通过伸缩和平移等运算功能对信号进行多分辨率细化分析，从而从光纤背向散射曲线中分析确定故障点，同时利用小波变换的空间局部化特性，可以实现曲线奇异点的定位与性质描述。

然而不论是Gabor变换还是小波变换，都具有算法复杂、资源占用多和处理时间长等缺点，此外，基于Gabor变换和小波变换的信号处理算法往往需借助于专用的数字信号处理器，增加了开发难度和系统的成本。

发明内容

本发明提供一种光纤内部损耗/反射点简易检测与定位方法及装置，本发明采用了平均降噪、隔点差分、极值判断等一系列信号处理方法，实现了光纤内部损耗/反射点的检测与定位，与传统的光纤内部损耗/反射点检测与定位方法相比，本发明具有信噪比高、算法复杂度低、计算量小、占用资源少，成本低等优点。

本发明采用如下技术方案：

一种光纤内部损耗/反射点简易检测与定位方法，同步信号发生模块依次连续产生Q个触发信号至光源驱动模块和模数转换器，Q的取值为2⁰，2¹，2²，...，2^a，a为小于20的正整数，且相邻的两个触发信号的上升沿之间的时间间隔为T，

光源驱动模块接收到所述的触发信号后，产生宽度为τ的电脉冲信号，且所述电脉冲信号上升沿的相位与所述触发信号上升沿的相位相同，再将所述电脉冲信号输出到光源，由光源产生宽度为τ的光脉冲信号，所述光脉冲信号上升沿的相位与所述电脉冲信号上升沿的相位相同，且τ满足0.1μs≤τ≤10μs，

光电探测器将捕获的外界背向散射光信号P(t)转换成背向散射电信号V(t)，并输出至所述的模数转换器，其中V(t)与P(t)满足如下关系：

V(t)＝G×α×P(t)

α和G分别为所述的光电探测器的光电转换系数和跨阻增益，t为时刻，所述的模数转换器接收到所述的第i个触发信号后产生一列数字背向散射信号A_i(n)，并输出至平均降噪模块，其中A_i(n)与V(t)满足如下关系：

A_i(n)＝V((i-1)×T+n×S)

i为所述的触发信号的序数并取值为1，2，3，...，Q，n为所述的数字背向散射信号的序数并取值为0，1，2，...，Z-1，Z为所述的模数转换器在所述的相邻的两个触发信号上升沿之间的时间间隔T内的采样长度，Z与T满足：

Z=TS]]>