CN105424329B - 一种光缆识别方法及光缆识别装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光缆识别方法及光缆识别装置，该方法包括：拓宽光谱，通过干涉方法获得待测光缆反馈的信号；获取当前信号的初步阈值；将初步阈值乘以预设系数，得到最终阈值；将当前信号的绝对值与当前信号的最终阈值进行比较，如果小于则将当前信号值置为零，否则保留当前信号值。该装置包括：光源、耦合器、反射单元以及探测器，耦合器包括第一耦合器以及光程恒定单元；光源发出的光经过第一耦合器后分为两个方向，一方向的光通过反射单元反射回去，另一方向的光依次经过光程恒定单元和待测光缆后，再经光程恒定单元到达探测器。本发明的光缆识别方法及光缆识别装置，拓宽了光谱，减小了噪声的影响，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及光缆识别领域，特别涉及一种光缆识别方法及光缆识别装置。
背景技术
随着光缆使用的普及，人们需要确定光缆是否有所损坏，在日常工作中，由于光缆的铺设路线较长，检测人员判断具体受损光缆后，如何迅速通知需要识别该受损光缆的相关人员。现有技术中对光缆进行扰动，再根据光缆中光线产生的相应干涉来判断被扰动光缆。该方法很好地解决了光缆识别的问题，但我们发现该方法的光缆识别装置较为复杂，而且成本较高，在测试距离较远时，噪声较大，分辨不出是人为扰动还是噪声影响。
发明内容
本发明针对上述现有技术中存在的问题，提出一种光缆识别方法及光缆识别装置，结构简单，成本低，拓宽了光谱，降低了噪声的影响，在远距离测量时，也能较好的识别被扰光缆。
为解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种光缆识别方法，其包括以下步骤：
S11：拓宽光谱，通过干涉方法获得待测光缆反馈的信号；
S12：获取当前信号的初步阈值；
S13：将所述初步阈值乘以预设系数，得到最终阈值；
S14：将所述当前信号的绝对值与所述当前信号的最终阈值进行比较，如果小于则将当前信号值置为零，否则保留所述当前信号值。
较佳地，所述步骤S12和步骤S13之间还包括：
S101：对所述初步阈值进行校正。
较佳地，所述步骤S101具体为：将所述当前信号的阈值与当前信号之前某一时刻信号的阈值进行比较，如果当所述当前信号的阈值比其之前某一时刻信号的阈值大，且两者之差大于预设值时，将其之前某一时刻信号的阈值赋给所述当前信号，否则不变。
较佳地，所述预设值为0.1～0.2之间的任一值。
较佳地，假设i为当前信号的序列号，当前信号之前某一时刻的信号序列号为i-4。
较佳地，所述步骤S12具体为：假设一组数据为Signal(i)，首先对信号取绝对值，得到AbsSignal(i),利用公式：
Signal_Threshold(i)＝(Signal_Threshold(i-1)*(k-1)+AbsSignal(i))/k
其中，Signal_Threshold(i)为得到的初步阈值，i为当前信号的序列号，1<i<m，k为一正整数。
较佳地，所述步骤S13进一步为：将当前信号的初步阈值Signal_Threshold(i)乘以设置的系数n，并且保证其最大值不能大于设定的阈值最大值iMax，即：
Last_Thr＝min(Signal_Threshold(i)*n,iMax)
其中，Last_Thr为当前信号的最终阈值，i为当前信号的序列号，0<i<m，n为正整数，iMax为设置的阈值最大值。
较佳地，n＝10。
较佳地，iMax为信号最大值的
较佳地，所述步骤S14之后还包括：
S102：当所述当前信号的绝对值大于等于最终阈值，且小于预设的声音强度阈值时，对所述当前信号进行放大。
较佳地，所述步骤S11中的拓宽光谱的方法进一步为：光源发出的光经过第一耦合器分为两个方向，分别为第一方向和第二方向，所述第一方向的光全部反射回所述光源中。
较佳地，所述步骤S11中的所述第一方向的光全部反射回所述光源中的方法具体为：所述第一方向的光经过第二耦合器的闭环全部反射回所述光源中。
较佳地，所述步骤S11中的所述第一方向的光全部反射回所述光源中的方法具体为：所述第一方向的光经过第一耦合器的输出壁的反光镜或全反射膜后全部反射回所述光源中。
较佳地，所述信号为数字信号，最后还包括：将所述数字信号转换为声音信号。
本发明还提供一种光缆识别装置，其包括：光源、耦合器、反射单元以及探测器，其中：
所述耦合器包括第一耦合器以及光程恒定单元；
所述光源与所述第一耦合器相连，所述第一耦合器分别与所述反射单元以及所述光程恒定单元相连，所述光程恒定单元与所述探测器以及待测光缆相连；
所述光源发出的光经过所述第一耦合器后分为两个方向，分别为第一方向和第二方向，所述第一方向的光通过所述反射单元反射回去，以拓宽光谱，所述第二方向的光依次经过所述光程恒定单元和所述待测光缆后，再经所述光程恒定单元到达所述探测器。
较佳地，所述反射单元为第二耦合器，所述第二耦合器的两输出臂相连，形成闭环，以使所述光源的经过所述第一耦合器的第一方向的光全部反射回去，拓宽光谱。
较佳地，所述反射单元为反射镜或全反射膜，所述反射单元设置在所述第一耦合器的第一方向的输出臂的端面上，以使所述光源的经过所述第一耦合器的第一方向的光全部反射回去，拓宽光谱。
较佳地，所述光程恒定单元包括至少两耦合器，至少两耦合器之间包括延迟光纤和/或相位调制器。
相较于现有技术，本发明具有以下优点：
(1)本发明提供的光缆识别方法及光缆识别装置，光源经过第一耦合器的第一方向的光经过第二耦合器后全部反射回光源中，拓宽了光谱，进而可以使用小成本激光器，大大降低了生产成本；且使得噪声干扰较小，即使在远距离扰动光缆，也能够清晰准确的判断出所要查找的光缆；
(2)本发明的光缆识别方法对当前信号进行人为放大，将当前信号的绝对值与最终阈值进行比较，如果最终阈值小于当前信号，则保留当前信号值，既能有效的滤除噪声，也能很好的保留有用信号，而且一些听不清的小信号，经过处理后，也能够很清晰的听到；
(3)本发明还对当前信号的初步阈值进行阈值校正，可以防止阈值不收敛，噪声滤除效果更好；
(4)本发明的光缆识别装置的光程恒定单元的两路光程相等，光程差为0，所以尽量使相干时间变短，相干长度减小，能够进一步减小噪声的影响。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明：
图1为本发明的实施例1的光缆识别装置的结构示意图；
图2a为激光器的光谱拓宽前的显示图；
图2b为激光器的光谱拓宽后的显示图；
图3为本发明的实施例2的光缆识别装置的结构示意图；
图4为本发明的实施例3的光缆识别方法的流程图；
图5为本发明的实施例4的光缆识别方法的流程图；
图6a为本发明的实施例4的原始信号的仿真波形；
图6b为本发明的实施例4的初步阈值乘以10后的仿真波形；
图6c为本发明的实施例4的最终输出的声音信号波形。
标号说明：1-光源，2-第一耦合器，3-第二耦合器，4-第三耦合器，5-第四耦合器，6-探测器，7-待测光缆，8-延迟光纤，9-反光镜。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：
结合图1-2，本实施例对本发明的光缆识别装置进行详细描述，其包括：光源1、第一耦合器2、第二耦合器3、第三耦合器4、第四耦合器5以及探测器6，光源1发出的光经过第一耦合器1后分成两路，分别为第一方向和第二方向，第一方向的光经过第二耦合器3再回到第一耦合器2，从而到达光源1中，起到拓宽光谱的作用，拓宽效果如图2所示，由图中可看出光谱拓宽前的3dB带宽为0.0166nm，光谱拓宽后的3dB带宽为0.1005nm。第二方向的光到达第三耦合器4，分成两路，第一方向接延迟光线8再到达第四耦合器5，接待测光缆7，收到G点的扰动后，再经过第四耦合器5，由D点到达第三耦合器4，第三耦合器4的第二方向直接与第四耦合器5进行连接，光由第四耦合器5进入待测光缆，收到G点的扰动后，再通过第四耦合器5，经过延迟光纤8，到达第三耦合器4，这两路光信号在此处进行干涉，而干涉信号由F处的探测器6接收到，对接收到的信号进行处理，提取优化的声音信号，从而判断敲击的光缆。
上述光缆识别装置中由光源1发出的光只有两路光程相等，分别是：BCEGDF、BDEGCF，会在F点发生干涉，形成待测光信号，其光程差为0，所以尽量使相干时间变短，相干长度减小，减小噪声的影响。采用本实施例的光缆识别装置可以使用小成本激光器，即可达到想要的测试长度及效果，大大降低了生产成本。
实施例2：
结合图3，本实施例对本发明的光缆识别装置进行详细描述，其与实施例1所不同的是第一耦合器2的第一方向的反射单元不同，其不包括第二耦合器3，而是在第一耦合器2的第一方向的输出端的端面处设置反射镜9，使得光源通过第一耦合器2的第一方向的光全部反射回光源1中。
不同实施例中，也可在第一耦合器2的第一方向的输出端的端面镀一层全反射膜，也可达到与反射镜9相同的效果。
实施例3：
结合图4，本实施例详细描述本发明的光缆识别方法，其包括以下步骤：
(1)利用实施例1或实施例2的光缆识别装置，通过干涉方法获得待测光缆反馈的信号；
(2)获取当前信号的初步阈值；假设一组数据(m个，m为正整数)为Signal(i)，首先对信号取绝对值，得到AbsSignal(i),利用公式：
Signal_Threshold(i)＝(Signal_Threshold(i-1)*(k-1)+AbsSignal(i))/k (1)
其中，Signal_Threshold(i)为得到的初步阈值，i为当前信号的序列号，1<i<m，k为一正整数，(实验验证，取k＝8192时，噪声滤除效果和阈值收敛效果好)；
(3)将当前信号的初步阈值Signal_Threshold(i)乘以设置的系数n，并且保证其最大值不能大于设定的阈值最大值iMax。即是：
Last_Thr＝min(Signal_Threshold(i)*n,iMax) (2)
其中，Last_Thr为当前信号的最终阈值，i为当前信号的序列号，0<i<m，n为设定的系数(n为正整数，取n＝10时，噪声滤除效果最好)，iMax为设置的阈值最大值(iMax是AD采样的最大值的滤除噪声，最大程度保留有用信号)；
(4)如果当前信号的绝对值AbsSignal(i)小于当前信号的最终阈值Last_Thr，则将当前信号置为零，否则保留当前信号值。
实施例4：
结合图5，本实施例详细描述本发明的光缆识别方法，其是在实施例3的基础上增加了初步阈值校正和信号放大，其是在实施例3的基础上，在步骤(2)和(3)之间增加了初步阈值的校正，还在步骤(4)之后增加了当前信号的放大，具体步骤为：
(5)初步阈值的校正；为防止阈值不收敛，以免误删有用信号，对当前第i个阈值和之前第(i-4)个阈值进行比较；之所以选择第(i-4)个阈值，是因为如果选择其他阈值进行公式(1)计算，得到的结果不好，有时可能会滤除掉很多有用声音信号，有时噪声滤除效果较差，经过大量实验测试得到，选择第(i-4)个阈值进行计算当前阈值，效果最好。如果当前第i个阈值比之前第(i-4)个阈值大预设值Δ(0.1<Δ<0.2，经过大量实验验证，选择Δ＝0.13时，收敛效果和滤除噪声的效果最好)，则将之前第(i-4)个阈值赋给当前第i个阈值。即：
Signal_Threshold(i)′＝(Signal_Threshold(i)-Signal_Threshold(i-4)>Δ (3)
？Signal_Threshold(i-4):Signal_Threshold(i))
其中，Signal_Threshold(i)′为校正后的阈值，i为当前信号的序列号，4<i<m，Δ为防止阈值不收敛设置的一个阈值；
(6)当前信号的放大；为防止信号值较小，导致听到的声音不清楚，所以采取弱信号放大措施：若当前信号的绝对值AbsSignal(i)大于等于当前信号的最终阈值Last_Thr，且小于我们设定的声音强度阈值iSound_Threshold(一般设置为AD采样的最大值的),则人为的放大信号，将其乘以一个固定值A(取A＝4时，发现效果最好)，使得在远距离信噪比较差的情况下，也能够清晰的听到扰动光缆的声音。
下面结合具体实例对本实施例的光缆识别方法进行详细描述，假设有一组数据，前五个数据如下：-34、-28、-39、-14、-3；阈值Signal_Threshold的所有的初始值都为0，取k＝8192、iSound_Threshold＝5000(AD采样的最大值32768，取约为5000)、iMax＝3600、Δ＝0.13、人为放大信号倍数A＝4。计算初始阈值Signal_Threshold如下：
当i＝1时，由于不满足条件1<i<m，所以直接得到Signal_Threshold(1)＝0；
当i＝2时，代入公式(1)得，
Signal_Threshold(2)＝(Signal_Threshold(1)*(8192-1)+AbsSignal(2))/8192
＝(0*8191+28)/8192
≈0.00342；
当i＝3时，代入公式(1)得，
Signal_Threshold(3)＝(Signal_Threshold(2)*(8192-1)+AbsSignal(3))/8192
≈0.00818；
同理可得，Signal_Threshold(4)≈0.00989，Signal_Threshold(5)≈0.01025。
对于前四个阈值，由于信号序列号不大于4，所以不进行步骤(5)的计算，直接进行步骤(3)；所得的最终阈值Last_Thr为(0、0.0342、0.0818、0.0989)。
信号序列号大于4时，对于第5个阈值，则要进行步骤(5)的运算，即利用公式(3)校正第5个阈值，即
Signal_Threshold(5)＝(Signal_Threshold(5)-Signal_Threshold(1)>0.13
？Signal_Threshold(1):Signal_Threshold(5))
由于Signal_Threshold(5)-Signal_Threshold(1)<0.13，所以Signal_Threshold(5)＝0.01025，然后利用公式(3)得到Last_Thr＝0.1025，比较AbsSignal与Last_Thr，发现前5个最终阈值Last_Thr(0、0.0342，0.0818，0.0989，0.1025)都小于信号绝对值AbsSignal(34，28，39，14，3)，所以保留当前信号值。由于当前信号值较小，小于声音强度阈值iSound_Threshold，所以将当前信号值人为增大，将当前信号(-34、-28、-39、-14、-3)乘以4，得到当前信号值为-136、-112、-156、-56、-12。由于测试数据较多，不便全部列出。如图6所示为光缆识别过程中的仿真波形图，三幅图中X轴都为信号序列值，Y轴都为信号的强度值；图6a为原始信号的仿真波形图，图6b为初步阈值乘以系数10后的仿真波形图，图6c为最终输出的声音信号的波形图，由三幅图对比可知，采用本实施例的光缆识别方法能够很好的滤除噪声，也能很好的保留有用信号，而且一些听不清的小信号，经过处理后，也能够很清晰的听到。
上述实施例中，光缆反馈的信号为数字信号，最后将其转换为声音信号，更便于判断被扰光缆。
此处公开的仅为本发明的优选实施例，本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，并不是对本发明的限定。任何本领域技术人员在说明书范围内所做的修改和变化，均应落在本发明所保护的范围内。
Claims (17)
1.一种光缆识别方法，其特征在于，包括以下步骤：
S11：拓宽光谱，通过干涉方法获得待测光缆反馈的信号；
S12：获取当前信号的初步阈值；
S13：将所述初步阈值乘以预设系数，得到最终阈值；
S14：将所述当前信号的绝对值与所述当前信号的最终阈值进行比较，如果小于则将当前信号值置为零，否则保留所述当前信号值；
所述步骤S11中的拓宽光谱的方法进一步为：光源发出的光经过第一耦合器分为两个方向，分别为第一方向和第二方向，所述第一方向的光全部反射回所述光源中。
2.根据权利要求1所述的光缆识别方法，其特征在于，所述步骤S12和步骤S13之间还包括：
S101：对所述初步阈值进行校正。
3.根据权利要求2所述的光缆识别方法，其特征在于，所述步骤S101具体为：将所述当前信号的阈值与当前信号之前某一时刻信号的阈值进行比较，如果当所述当前信号的阈值比其之前某一时刻信号的阈值大，且两者之差大于预设值时，将其之前某一时刻信号的阈值赋给所述当前信号，否则不变。
4.根据权利要求3所述的光缆识别方法，其特征在于，所述预设值为0.1～0.2之间的任一值。
5.根据权利要求3所述的光缆识别方法，其特征在于，假设i为当前信号的序列号，当前信号之前某一时刻的信号序列号为i-4。
6.根据权利要求1所述的光缆识别方法，其特征在于，所述步骤S12具体为：假设一组数据为Signal(i)，首先对信号取绝对值，得到AbsSignal(i),利用公式：
Signal_Threshold(i)＝(Signal_Threshold(i-1)*(k-1)+AbsSignal(i))/k
其中，Signal_Threshold(i)为得到的初步阈值，i为当前信号的序列号，1＜i＜m，k为一正整数。
7.根据权利要求6所述的光缆识别方法，其特征在于，所述步骤S13进一步为：将当前信号的初步阈值Signal_Threshold(i)乘以设置的系数n，并且保证其最大值不能大于设定的阈值最大值iMax，即：
Last_Thr＝min(Signal_Threshold(i)*n,iMax)
其中，Last_Thr为当前信号的最终阈值，i为当前信号的序列号，0＜i＜m，n为正整数，iMax为设置的阈值最大值。
8.根据权利要求7所述的光缆识别方法，其特征在于，n＝10。
9.根据权利要求8所述的光缆识别方法，其特征在于,iMax为信号最大值的
10.根据权利要求1所述的光缆识别方法，其特征在于，所述步骤S14之后还包括：
S102：当所述当前信号的绝对值大于等于最终阈值，且小于预设的声音强度阈值时，对所述当前信号进行放大。
11.根据权利要求1所述的光缆识别方法，其特征在于，所述步骤S11中的所述第一方向的光全部反射回所述光源中的方法具体为：所述第一方向的光经过第二耦合器的闭环全部反射回所述光源中。
12.根据权利要求1所述的光缆识别方法，其特征在于，所述步骤S11中的所述第一方向的光全部反射回所述光源中的方法具体为：所述第一方向的光经过第一耦合器的输出壁的反光镜或全反射膜后全部反射回所述光源中。
13.根据权利要求1至12任一项所述的光缆识别方法，其特征在于，所述信号为数字信号，最后还包括：将所述数字信号转换为声音信号。
14.一种光缆识别装置，其特征在于，包括：光源、耦合器、反射单元以及探测器，其中：
所述耦合器包括第一耦合器以及光程恒定单元；
所述光源与所述第一耦合器相连，所述第一耦合器分别与所述反射单元以及所述光程恒定单元相连，所述光程恒定单元与所述探测器以及待测光缆相连；
所述光源发出的光经过所述第一耦合器后分为两个方向，分别为第一方向和第二方向，所述第一方向的光通过所述反射单元反射回去，以拓宽光谱，所述第二方向的光依次经过所述光程恒定单元和所述待测光缆后，再经所述光程恒定单元到达所述探测器。
15.根据权利要求14所述的光缆识别装置，其特征在于，所述反射单元为第二耦合器，所述第二耦合器的两输出臂相连，形成闭环，以使所述光源的经过所述第一耦合器的第一方向的光全部反射回去，拓宽光谱。
16.根据权利要求14所述的光缆识别装置，其特征在于，所述反射单元为反射镜或全反射膜，所述反射单元设置在所述第一耦合器的第一方向的输出臂的端面上，以使所述光源经过所述第一耦合器的第一方向的光全部反射回去，拓宽光谱。
17.根据权利要求14所述的光缆识别装置，其特征在于，所述光程恒定单元包括至少两耦合器，至少两耦合器之间包括延迟光纤和/或相位调制器。
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