[发明专利]一种埋地光缆故障地面定位仪及定位方法

权利要求书

1.一种埋地光缆故障地面定位仪，其特征在于：包括超窄线宽激光器(101)、分布式反馈激光器(102)、可调衰减器(103)、光开关(104)、声光调制器(105)、掺铒光纤放大器(106)、环形器(107)、波分复用器(108)、拉曼放大器(109)、雪崩光电二极管(110)、采集卡(111)、驱动器(112)、计算机(113)；所述超窄线宽激光器(101)的输出端口(211)连接到所述可调衰减器(103)的输入端口(231)，所述可调衰减器(103)的输出端口(232)连接到所述光开关(104)的第一输入端口(241)，所述分布式反馈激光器(102)的输出端口(221)连接到所述光开关(104)的第二输入端口(242)，所述光开关(104)的输出端口(243)连接到所述声光调制器(105)的输入端口(251)，所述声光调制器(105)的输出端口(252)连接到所述掺铒光纤放大器(106)输入端口(261)，所述掺铒光纤放大器(106)的输出端口(262)连接到所述环形器(107)的输入端口(271)，所述环形器(107)的第一输出端口(272)连接到所述波分复用器(108)的透射端口(281)，所述波分复用器(108)的公共端口(282)连接到外部待测光缆，所述拉曼放大器(109)的输出端口(291)连接到所述波分复用器(108)的反射端口(283)，所述环形器(107)的第二输出端口(273)连接到所述雪崩光电二极管(110)的入射端口(301)，所述雪崩光电二极管(110)的输出端口(302)连接到所述采集卡(111)的入射端口(311)，所述采集卡(111)的网络输出端口(312)连接到所述计算机(113)的网络输入端口(311)，所述采集卡(111)的触发输出端口(302)连接到所述驱动器(112)的入射端口(321)，所述驱动器(112)的输出端口(322)连接到所述声光调制器(105)的调制信号端口(253)。

2.根据权利要求1所述埋地光缆故障地面定位仪，其特征在于：所述驱动器(112)为所述声光调制器(105)的标准声光调制器驱动。

3.一种采用如权利要求1所述装置对埋地光缆故障点进行定位的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

S1通过装置的OTDR功能监测整条光缆上的光衰减以确定距离故障点的光纤长度，OTDR功能的具体实施过程如下：

S1.1：分布式反馈激光器(102)发射激光到光开关(104)；

S1.2：切换光开关(104)至分布式反馈激光器(102)输出端，光开关(104)输出分布式反馈激光器(102)的激光至声光调制器(105)；

S1.3：采集卡(111)发送200ns的脉冲宽度的脉冲信号给驱动器(112)；

S1.4：驱动器(112)发送驱动信号给声光调制器(105)；

S1.5：声光调制器(105)将激光调制成脉冲光输出给掺铒光纤放大器(106)；

S1.6：掺铒光纤放大器(106)将脉冲光放大输出给环形器(107)的输入端口(271)；

S1.7：脉冲光从环形器(107)的第一输出端口(272)输出到波分复用器(108)的透射端口(281)；

S1.8：拉曼放大器(109)输出激光到波分复用器(108)的反射端口(283)；

S1.9：波分复用器(108)复用环形器输出的脉冲光和拉曼放大器(109)的输出激光后将光输出到待测光缆中；

S1.10：由于激光的瑞利散射原理，待测光缆会有背向散射光返回，返回的背向散射光经过波分复用器(108)传输到环形器(107)的第一输出端口(272)；

S1.11：返回的背向散射光从环形器(107)的第二输出端口(273)输出到雪崩光电二极管(110)；

S1.12：雪崩光电二极管(110)将光信号转化为电信号输出给采集卡(111)；

S1.13：采集卡(111对电信号的数据进行平均运算后通过网络端口传输给计算机(113)；

S1.14：计算机(113)对S1.13输出的数据进行差分运算后取最大值，计算机(113)记录下该最大值所对应的长度值，该值为定位仪与光缆故障点之间光缆的长度；

S2通过ФOTDR功能来获取整条待测光缆的振动信息，ФOTDR功能的具体实施过程如下：

S2.1：超窄线宽激光器(101)发射激光到可调衰减器(103)，可调衰减器(103)将光衰减后输出到光开关(104)；

S2.2：切换光开关(104)至超窄线宽激光器(101)输出端，光开关(104)输出超窄线宽激光器(101)的激光至声光调制器(105)；

S2.3：采集卡(111)发送200ns的脉冲宽度的脉冲信号给驱动器(112)；

S2.4：驱动器(112)发送驱动信号给声光调制器(105)；

S2.5：声光调制器(105)将激光调制成脉冲光输出给掺铒光纤放大器(106)；

S2.6：掺铒光纤放大器(106)将脉冲光放大输出给环形器(107)的输入端口(271)；

S2.7：脉冲光从环形器(107)的第一输出端口(272)输出到波分复用器(108)的透射端口(281)；

S2.8：拉曼放大器(109)输出激光到波分复用器(108)的反射端口(283)；

S2.9：波分复用器(108)复用环形器(107)输出的脉冲光和拉曼放大器(109)的输出激光后将光输出到待测光缆中；

S2.10：光缆的返回光经过波分复用器(108)传输到环形器(107)的第一输出端口(272)；

S2.11：由于激光的瑞利散射原理，待测光缆会有背向散射光返回，与OTDR不同的是由于ФOTDR所用光源为相干性极强的超窄线宽激光器(101)，因此返回光为瑞利散射光相干干涉的结果；返回光从环形器(107)的第二输出端口(273)输出到雪崩光电二极管(110)；

S2.12：雪崩光电二极管(110)将光信号转化为电信号输出给采集卡(111)；

S2.13：采集卡(111)对电信号的数据进行差分运算和平均运算后通过网络端口传输给计算机(113)；

S2.14：计算机(113)对S2.13输出的数据取最大值，计算机(113)记录下该最大值所对应的长度值，该值为光缆的振动点与定位仪之间的光缆长度；当光缆出现故障导致断裂，光缆故障点之后将没有返回光即没有信息；

S3在ФOTDR功能下敲击地面以产生振动信号，通过与S1所测得的长度值比较来寻找故障地点，S3具体步骤如下：

S3.1：操作定位仪的工作人员使用S1得到定位仪到故障点的光缆长度；

S3.2：敲击地面的工作人员前往工作点附近并敲击地面，工作点距离定位仪的距离为S1所测得的长度值；

S3.3：操作定位仪的工作人员使用S2监测光缆的振动信息：若S2没有敲击的振动信息，则代表敲击地面的工作人员在光缆故障点之后，若S2所测长度小于S1所测长度，则代表敲击地面的工作人员在光缆故障点之前；

S3.4：向故障点的方向移动一段距离，并再次敲击地面；

S3.5：重复S3.3和S3.4直到S2所测长度值与S1所测长度值相等，此时的工作点即为故障光缆所在地点。