[发明专利]一种基于分布式光纤传感的多路光电复合缆区分方法

说明书

本发明公开了一种基于分布式光纤传感的多路光电复合缆区分方法，实现该方法的系统包括：特殊设计的光纤传感装置、简易振动器等。本发明使用特殊设计的光纤传感装置探测简易振动器所施加在线缆上的特定频率的振动信号，利用线缆本身内部具有的光纤作为传感载体，并使用通过处理探测信号得到的频谱分布图作为判断依据，最终达到快速区分不同线缆的目的。解决了长距离和复杂铺设环境下的多路光电复合缆铺设的辅助区分问题，从而帮助线缆铺设工人高效地完成施工作业。

技术领域

本发明创造涉及分布式光纤传感领域，提供一种基于分布式光纤传感的多路光电复合缆区分方法。

背景技术

铺设线缆是构建现代社会电力和通信网络的基础工程项目，其中不仅包括输送电力的电缆，还有OPGW(光纤复合架空地线)、OPLC(光纤复合低压电缆)等光电复合缆，或者是ADDS(全介质自承式光缆)，其中的光单元担负着电网内部通信与数据采集的任务。

在实际的线缆铺设施工中，无论是直埋、架空、管道还是水底等铺设方式，都常常遇到多路光电复合缆的区分问题。当多条线缆混合在一起时，尤其是线缆的粗细、颜色、包装等外在直观表现较为接近，且线缆两端距离又较长时，很难通过简单的肉眼观察就将其区分开来。如果不能准确地区分这些混合线缆，会给线路的连接和铺设带来阻扰，这也是现场铺设工人常常会遇到的一个实际问题。目前有的解决方法，大都是依赖于施工工人的现场处理经验。例如事先将电缆的排列用表或图的方式画出来，以防电缆交叉和混乱；或者铺设时通过对不同电缆施加机械外力来观察线缆的拉伸程度，进而加以区分不同线缆。然而当线缆铺设长度过长、线缆数量过多或者线路过于复杂时，这种依靠人工的处理方式就变得不够高效甚至不可行，如果没有合理的区分方法，将会极大地影响施工进度。

声音是一种非常重要的信息载体，它的本质是一种振动波，具有两个重要的特征：强度和频率。当有振动事件发生时，振动事件发出的振动波通过声场进行传播，并对传感光纤的性质产生影响。分布式光纤传感技术就通过光纤性质的改变来传感声场的强度和频率，进而对振动事件进行监测。它将光纤同时作为传输和传感介质，仅一次测量便可得到整条光纤沿线的振动信息，能够实现远距离为数千米甚至几十千米的连续监测。其具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量轻、体积小等优点，适合用于上述中对超长距离、复杂铺设地形缆线铺设的辅助区分。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明公开一种基于分布式光纤传感的多路光电复合缆区分技术。利用线缆本身具有的内部光纤作为传感载体，通过探测施加的振动信号，快速区分不同线缆，进而帮助线缆铺设工人高效地完成施工作业。

为了实现上述目的，本发明创造提供如下技术方案：

将简易低功耗振动器固定在线缆一端，其可在线缆上施加一定频率的振动信号，同时在线缆的另一端引出内部光纤接口接入光纤传感装置来检测该振动信号。特殊设计的光纤传感装置的内部结构如图1所示，窄线宽激光器(NLL)直接将连续光注入待测线缆中，所产生的瑞利后向散射信号(RBS)经环形器被光电探测器(PD)接收探测，再经过数据采集卡(DAQ)被主控系统(PC)接收。该RBS信号经相位解调后使用短时傅里叶变换(STFT)可得到频谱分布图。简易振动器和该光纤传感装置配合使用，两者同时工作。如果能够在最终处理得到的频谱分布图中观测到简易振动器所施加的特定频率的振动信号，说明两者连接于同一根缆线，如此依次检测，最终可达到区分不同缆线的目的。与传统分布式光纤传感装置相比，该装置不需要使用声光调制器(AOM)将连续光转化为脉冲光，也不需要使用光放大器(例如EDFA)。这种装置通过探测整个线缆长度的瑞利后向散射的干涉叠加信号，可以在不使用光放大器的情况下也能够获得足够强的振动传感信号。具体步骤如下：

步骤1、选取合适的位置，将简易振动器固定在选取的待区分线缆的一端上；

步骤2、在线缆的另一端引出内部光纤，连接到光纤传感装置；

步骤3、设置振动器和光纤传感装置同步开始振动和检测；