[发明专利]一种光时域反射仪的编码装置及方法

说明书

本申请涉及光纤传感技术领域，具体为一种光时域反射仪的编码装置及方法，其方法包括：步骤一：编码调制器预存2N+1阶编码矩阵S；步骤二：编码调制器依次输出矩阵S每行编码调制激光器脉冲；编码调制器依次输出矩阵S每行编码时输出同步电脉冲，同步采集背散射瑞利光信息存储于A/D缓冲区中，以矩阵为单位周期可多次循环进行数字平均；步骤三：工控机判断是否有断纤事件。本申请的有益效果在于：与传统的编码比较，编码矩阵容易产生，奇数阶比指数阶更容易设置，跨度不大。编码无连续码，始终是固定脉宽的激光单脉冲，空间分辨率最小且稳定。

技术领域

本申请涉及光纤传感技术领域，具体为一种光时域反射仪的编码装置及方法。

背景技术

光时域反射探测技术的主要应用之处为光时域反射仪(Optical Time DomainReflectometer,OTDR)，同时在分布式光纤传感器中也有非常广泛地应用，并成为它的主要实现技术。光时域反射仪是最常见的光纤链路测试仪器，它是在后向散射理论可以用于测量损耗的基础上开始发展起来的，而这一理论是在1975年，由Barnoski和Jensen首次提出的。Personik在1976年，对Barnoski和Jensen提出的后向散射理论进行了更深层次的研究，并进行多次实验，从而得到了多种实验数据，通过对这些实验数据的分析建立起关于多模光纤的瑞利后向散射光功率表达式。Brinkmeyer在1980年，在单模光纤中应用了此后向散射理论，并且推导出与多模光纤一样的瑞利后向散射光功率表达式，Brinkmeyer的这一研究成果有力地证明了无论在多模光纤中还是在单模光纤中都可以运用后向散射光功率表达式。H.Hartog和M.P.Gold在1984年，对单模光纤的后向散射理论从理论层面作了更进一步地探讨和阐述，并且分析了瑞利后向散射系数与光纤结构参数间的关系。从OTDR的发展到现在，已四十多年，它现在仍然被广泛运用于光缆线路的维护、施工之中，并衍生出一些新的产品，如光子计数光时域反射仪(PC-OTDR)、相干光时域反射仪(CO-OTDR)及光频域反射仪(OFDR)等。随着光时域反射技术的出现，分布式光纤传感技术也逐步发展起来并逐步走向成熟。

光时域反射探测技术不仅是光纤链路损耗测试的重要方法，同时也是实现分布式光纤传感器的主要技术。传统光时域反射探测技术是用单脉冲作为探测信号注入待测光纤中获取后；向散射信号，比如测试小于10km长光纤链路，注入10ns脉宽激光脉冲，空间分辨率1米；测试大于200km长光纤链路，注入200ns脉宽激光脉冲，空间分辨率20米，这表明系统动态范围与空间分辨率之间存在矛盾。

高空间分辨率和高动态范围在分布光纤传感器中具有十分重要的作用，可以提高光纤的测量精度、空间分辨率和测量长度，为光纤传感系统中的结构参数精确定位提供有力保障。

高空间分辨率受光脉宽、光接收机带宽、A/D采样率的影响。动态范围受注入光脉冲的峰值功率、脉宽、光在光纤中的传输损耗、光接收机损耗的影响。可以看出同时得到大的高空间分辨率和高动态范围是不可能的，二者不可兼得。

运用现代数字信号处理技术(即脉冲编码的方式)，将注入光脉冲信号调制成编码光脉冲信号作为分布光纤传感器的探测信号时，它的入纤光功率得到了增加，而此种光功率的增加方式并不是利用传统的增加脉宽来得到的，即脉宽仍保持不变。入纤光功率的增加会使分布光纤传感器的动态范围得到提高，而脉冲宽度保持不变即空间分辨率保持不变。