CN102735272B - 一种可寻障布里渊光时域分析仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可寻障布里渊光时域分析仪，包括布里渊光时域分析模块、探测光纤、光纤寻障模块和分路器模块，分路器模块设有两个光信号输入端口和一个光信号输出端口，布里渊光时域分析模块的第一输出端口和光纤寻障模块分别与分路器模块的两个输入端口连接，布里渊光时域分析模块的第一输出端口和探测光纤的输入端口连接，分路器模块的光信号输出端口与探测光纤的光信号输入端口连接，本装置结构简单，在探测光纤断裂情况下，可以精确检测到探测光纤断点的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤布里渊光时域分析仪，尤其是涉及一种可寻障布里渊光时域分析仪。
背景技术
光纤传感作为七十年代发展起来的新型传感技术，与常规传感器相比，有很多优点：抗电磁干扰，电绝缘，耐腐蚀，灵敏度高，重量轻，体积小，外形可变，成本低等。而在光纤传感领域，分布式的光纤传感器充分利用了光纤一维空间连续分布的特点，可以准确地测出光纤沿线上任一点被测量场（温度、应力、振动）在时间和空间上的信息分布，能做到对大型基础工程设施的每一个部位像人的神经***一样进行感知、远程监测和监控。
基于光纤布里渊散射放大效应原理的布里渊光时域分析仪（BOTDA）近年来发展迅速，这类传感器通过检测光纤各位置受激布里渊散射光相对入射光的频移量来实现分布式传感器对各种参数的测量，其优点是测量的动态范围大，精度高。但是由于布里渊光时域分析仪中探测器所接收的光信号是由另一端的光源发出，当探测光纤发生断裂后，光源发出的光将无法到达探测器，因此，布里渊光时域分析仪不但无法检测光纤断点，而且将无法正常工作。布里渊光时域反射仪（BOTDR）虽然同时具备对光纤进行分布式传感和故障检测的功能，但是其布里渊背向散射的强度极其微弱，测量的精度远不如布里渊光时域分析仪。申请号为201010229974.9的专利公开了一种在环路形光纤传感器中加入光纤寻障功能的装置，采用多个光开关来控制光纤传感与寻障模块的工作状态，但是该方法最大的一个缺点就是装置较为复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在探测光纤断裂情况下可以检测到断点位置，且结构简单，易实现的可寻障布里渊光时域分析仪。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种可寻障布里渊光时域分析仪，包括布里渊光时域分析模块、光纤寻障模块、分路器模块和探测光纤，所述的分路器模块设有两个光信号输入端口和一个光信号输出端口，所述的布里渊光时域分析模块的第一光信号输出端口与所述的分路器模块的第一光信号输入端口连接，所述的光纤寻障模块与所述的分路器模块的第二光信号输入端口连接，所述的分路器模块的光信号输出端口与所述的探测光纤的输入端口连接，所述的布里渊光时域分析模块的第二光信号输出端口与所述的探测光纤的输出端口连接。
所述的分路器模块可以是光路切换用的1×2光开关，也可以是不同波长复合的光波分复用器。
所述的光纤寻障模块可以是光时域反射计OTDR，也可以是简易的光纤寻障仪。
更进一步，分路器模块与探测光纤之间还设置有2×2光开关，所述的2×2光开关设有两个输入端口和两个输出端口，所述的分路器模块的光信号输出端口和所述的布里渊光时域分析模块的第二光信号输出端口分别与所述的2×2光开关的两个输入端口连接，所述的探测光纤的输入端口和输出端口分别于与所述的2×2光开关的两个输出端口连接。通过所述的2×2光开关的工作模式切换，可以实现双向的光纤损耗分布测量以及断裂故障监测，并且有效提高长距离光纤的损耗/故障测量精度。
本发明的有益效果：（1）提供一种结构更为简单可寻障的布里渊光时域分析仪；（2）通过选用波分复用器型分路器模块，可以实现光纤温度、应变以及光纤损耗/故障的同时监测，并且由于波分复用器为无源器件，长期可靠性更高；（3）通过增加2×2光开关，还可以实现双向的光纤损耗/故障测量，并有效提高长距离光纤的损耗/故障测量精度。
附图说明
图1为本发明一种可寻障布里渊光时域分析仪的结构示意图；
图2为本发明一种可双向寻障布里渊光时域分析仪的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
如图1所示，一种可寻障布里渊光时域分析仪，包括布里渊光时域分析模块1、光纤寻障模块2、分路器模块3和探测光纤4。其中布里渊光时域分析模块1设有两个光信号输出端口11和12，分路器模块3设有两个光信号输入端口31和32以及一个光信号输出端口33。布里渊光时域分析模块的第一光信号输出端口11与分路器模块的第一光信号输入端口31连接，光纤寻障模块2与分路器模块的第二光信号输入端口32连接，分路器模块的光信号输出端口33与探测光纤4的输入端口连接，布里渊光时域分析模块的第二光信号输出端口12与探测光纤4的输出端口连接。
光纤寻障模块2可以选用光时域反射计OTDR，也可以选用不带损耗分布曲线的简易寻障仪。本实施例中选用通信中应用较广泛的OTDR。
光分路器模块3可以选用光路切换用的1×2光开关，也可以选用将不同波长复合的光波分复用器。当光分路器模块3选用1×2光开关时，通过电路控制选择不同的光路：当输入端口31与输出端口33连接时，布里渊光时域分析模块1与探测光纤4构成回路，实现对光纤的分布式传感测量；当输入端口32与输出端口33连接时，光纤寻障模块2与探测光纤4连接，实现对光纤的损耗分布测量以及故障监测。当光分路器模块3选用光波分复用器时，布里渊光时域分析模块1与光纤寻障模块2的工作波长不同，本实施例中布里渊光时域分析模块1的工作波长优选为1550nm，光纤寻障模块2的工作波长优选为1310nm，此时布里渊光时域分析模块1与光纤寻障模块2可同时工作，即同时实现光纤的分布式传感测量以及光纤的损耗/故障监测。另外，由于光波分复用器为无源器件，无需电子控制元件，长期可靠性更高。
实施例2：
如图2所示，一种可双向寻障布里渊光时域分析仪，包括布里渊光时域分析模块1、光纤寻障模块2、分路器模块3、探测光纤4和2×2光开关5。与实施例1不同，在分路器模块3与探测光纤4之间还设置有2×2光开关5，其中2×2光开关5设有两个光信号输入端口51和52以及两个光信号输出端口53和54。布里渊光时域分析模块的第一光信号输出端口11与分路器模块的第一光信号输入端口31连接，光纤寻障模块2与分路器模块的第二光信号输入端口32连接，分路器模块的光信号输出端口33和里渊光时域分析模块的第二光信号输出端口12分别与2×2光开关5的输入端口51和52连接，2×2光开关5的输出端口53和54分别与探测光纤4的输入端口和输出端口连接。
2×2光开关5是一种光路控制器件，本实施例选用2×2微机械式光开关，通过电路控制可实现两种光路选择，分别为平行光路51→53、52→54以及交叉光路51→54、52→53。当2×2光开关5选择平行光路时，光纤寻障模块2可以实现探测光纤4的正向故障监测；反之，当2×2光开关5选择交叉光路时，光纤寻障模块2可以实现探测光纤4的反向故障监测。由于布里渊光时域分析仪多用于长达100公里的光纤分布式测量，如果光纤故障点在80公里处，正向故障测量模式时因距离太远测量精度较差，定位精度不佳，影响线路维护；增加2×2光开关5后可以实现正、反双向光纤故障监测，此时对于反向故障测量模式时故障点等效为20公里，此时可获得足够高的测量精度，有利于光纤故障处置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，不应理解为对本发明保护范围的限制。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何形式的变形、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种可寻障布里渊光时域分析仪，包括布里渊光时域分析模块、探测光纤、光纤寻障模块和分路器模块，所述的分路器模块设有两个光信号输入端口和一个光信号输出端口，所述的布里渊光时域分析模块的第一光信号输出端口与所述的分路器模块的第一光信号输入端口连接，所述的光纤寻障模块与所述的分路器模块的第二光信号输入端口连接，所述的分路器模块的光信号输出端口与所述的探测光纤的输入端口连接，所述的布里渊光时域分析模块的第二光信号输出端口与所述的探测光纤的输出端口连接，其特征在于所述的分路器模块与所述的探测光纤之间还设置有2×2光开关，所述的2×2光开关设有两个输入端口和两个输出端口，所述的分路器模块的光信号输出端口和所述的布里渊光时域分析模块的第二光信号输出端口分别与所述的2×2光开关的两个输入端口连接，所述的探测光纤的输入端口和输出端口分别于与所述的2×2光开关的两个输出端口连接。
2.如权利要求1所述的一种可寻障布里渊光时域分析仪，其特征在于所述的分路器模块为波分复用器或者1×2光开关。
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