[发明专利]一种φ-OTDR阈值自适应装置及方法

说明书

本发明公开了一种φ‑OTDR阈值自适应装置及方法，装置包括：激光器1、激光器2，光开关(2×1)，声光调制器(AOM)，掺铒光纤放大器1(EDFA1)，光环形器，拉曼放大器(RA)，波分复用器(WDM)，掺铒光纤放大器2(EDFA2)，光电探测器，数据采集模块和处理服务器，该发明通过激光器1与光开关的导通实现φ‑OTDR技术，当传感光缆受到收到外界振动，系统能够快速检测到振动及振源位置，及时筛选判断，并上传报警；每隔一定周期光开关切换到激光器2，扫描计算一次传感光缆的线路损耗，本发明通过软硬件相结合的方式实现了φ‑OTDR系统的报警阈值自适应，效率高、适应性强、易维护，在增加少量的成本下可以大幅提高系统的可靠性和稳定性，具有很高的实用价值。

技术领域

本发明涉及光纤传感器技术领域，尤其涉及一种Φ-OTDR报警系统的阈值自适应装置及方法。

背景技术

分布式光纤传感系统具备小巧、无源、抗电磁干扰、抗腐蚀等一系列优势，基于瑞利散射的相干光时域反射技术(φ-OTDR，定位型振动光纤系统)又有着长距传输、高灵敏度、精确定位的优势，振动光纤，特别是φ-OTDR系统越来越多的被应用在石油、军事和安防等领域。

然而φ-OTDR系统因为其相干特性，测量得到是瑞利散射光相干后的结果，不能定量光纤损耗，只能定性观察，而实际的实施和维护过程中会存在很多可能导致光缆损耗发生变化的行为，如光缆弯曲、光纤熔接、施工破坏修复、光纤头污染等。当线路损耗发生变化，会直接导致系统信噪比、响指值发生变化，原先设置的报警阈值保持不变就会造成误报或漏报，可能会造成严重的后果，如何应对线路损耗发生变化，提高系统稳定性是我们急需要解决的问题。

目前通用的方法有两种：一种是维护人员定期检查系统，人工判断损耗变化，手动调整阈值。但这种方式响应慢，不能及时修正阈值；需要逐点修正阈值，工作量大；特别对于长周界，线路损耗发生变化是大概率事件，耗费人力巨大，另一种是软件算法优化，主要有动态阈值法(根据前一定时间来计算当前时间的阈值)和归一化阈值算法(相对值比较)，但φ-OTDR系统信噪比与光功率有着很大关系(光功率衰减3dB，信噪比降低>3dB)，单纯的软件补偿很难将阈值恢复到合适值，显然上述的两种处理方式仍然会存在较高的误报率和漏报率，当前的处理方式是不能满足实际需要的，因此一套行之有效的阈值自适应方法显得非常重要和迫切。

发明内容

本发明主要解决现有技术在应用上的不足，采用OTDR及φ-OTDR与光开关相结合的方式，能够实时动态扫描光缆线路损耗，快速检测，适应性强、实时性高，能够大幅提高系统稳定性、可靠性，本发明的技术方案如下：

一种φ-OTDR阈值自适应装置，特征在于改进型φ-OTDR系统，其构成包括：激光器1与激光器2连接到光开关(2×1)，然后依次连接声光调制器(AOM)、掺铒光纤放大器1(EDFA1)、光环形器端口1，光环形器端口2与拉曼放大器(RA)一同连接到波分复用器(WDM，1550/1450nm)，波分复用器连接到传感光缆；光环形器端口3依次连接掺铒光纤放大器2(EDFA2)、光电探测器、数据采集模块和处理服务器；

系统有两个工作模式：常规报警模式(光开关连通激光器1)与阈值校正模式(光开关连通激光器2)；

系统默认运行在常规报警模式下，每隔一定周期，系统切换到阈值校正模式，计算每个位置的损耗，通过调节报警阈值和拉曼放大器的输出功率来自适应报警阈值。

优选的，所述的激光器1为窄线宽光纤激光器，工作波长为1550nm，其线宽不大于10KHz。

优选的，所述的激光器2为DFB激光器，工作波长为1550nm，其线宽不小于1GHz。

优选的，所述的光开关为2×1光开关，工作波长为1550nm，包含两个输入端和一个输出端。