CN105955342A - 一种高稳定长度标准光纤 - Google Patents

Abstract

本发明的高稳定长度标准光纤包括温控***，将若干标准光纤采用分离式结构进行设计，首先将光纤保持松弛状态地缠绕在带有凹槽的金属板上，两端光纤分别将光纤尾纤从金属板的通孔中引出，然后将加热器放在金属板的中央位置，并将温度敏感元件放置在靠近标准光纤的位置，再将导热硅胶加入金属板凹槽中，最后通过隔热材料将金属板包起来然后放在机箱内作为一级温控***。再将一级温控***放在本体二级温控***中，本体二级温控可以控制温度精度达到±0.5℃，标准光纤一级温控可以达到±0.05℃。通过以上方式就可以实现标准光纤长度的高稳定性，进而满足光精密反射计的量值溯源要求。

Description

一种高稳定长度标准光纤

技术领域

本发明涉及通讯领域，特别涉及一种光纤。

背景技术

随着光纤通信技术的迅速发展和应用，保证光纤通信的安全畅通显的尤为重要，而在维护光纤通信的过程中需要有能够准确测量光纤传输特性的仪器，目前使用较多的是光时域反射计(OTDR)。但是OTDR的分辨率和信噪比、动态范围及测量时间存在矛盾，它的空间分辨率只能达到米量级，无法满足对高精度测量要求的某些应用，而光精密反射计能很好的解决分辨率和动态范围之间的矛盾问题。

目前高密度事件分布的局域网需要更高精度的测量要求，在OTDR无法满足测量要求的情况就需要光精密反射计进行测量。而目前国内外尚无计量技术机构开展光精密反射计相关校准技术研究，因此开展光精密反射计校准技术研究，研制高稳定长度标准光纤对保证光精密反射计的量值准确可靠具有重要意义。

传统的标准光纤是将两段光纤通过2×2光纤耦合器形成光纤环路，在光纤耦合器其中一个臂的端面进行反射，内部的两段光纤通过温度传感器实时的进行温度监测，再通过光纤长度与温度的修正关系对光纤长度进行温度修正。由于光时域反射计的量值溯源对光纤长度的精度要求不高，因此上述方式可以实现对光时域反射计的校准，但是无法满足光精密反射计对光纤长度的校准要求。

传统的标准光纤主要存在以下问题：

(1)标准光纤没有控温电路，无法实现对光纤温度的精确控制，从而无法满足对光精密反射计的高精度量值溯源要求；

(2)标准光纤没有对光纤进行固定，在携带或者运输过程中会由于外力作用影响标准光纤的长度值；

(3)标准光纤只能满足光时域反射计的量值溯源要求，而无法满足光精密反射计的量值溯源要求。

发明内容

为解决上述现有技术中的不足，本发明提供了一种可精确控温的高稳定长度标准光纤，采用分离式标准光纤结构，利用已标定的不同光纤长度值对光精密反射计进行多点校准，同时标准光纤采用两级温控技术对光纤的温度进行精确控制，温度精度控制在±0.05℃量级，从而保证对光精密反射计的量值传递要求。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高稳定长度标准光纤，包括温控***，所述温控***包括一级温控***和二级温控***；

所述一级温控***包括若干标准光纤、导热板、第一温度传感器、第一加热器、环形凹槽，所述二级温控***包括本体、第二温度传感器、第二加热器、光纤输出口法兰盘、信号处理电路板；

将已经定标好长度的若干标准光纤保持松弛状态缠绕在带有环形凹槽的导热板上，利用第二温度传感器和第二加热器保持二级温控***的温度精度，再利用第一温度传感器和第一加热器保持一级温控***的温度精度；温控***通过信号处理电路板来进行处理，同时固定在导热板上的标准光纤尾纤通过导热板上的通孔引出来接到光纤输出口法兰盘，通过该法兰盘对光精密反射计的量值进行传递。

可选地，所述一级温控电路还包括标准光纤、第一A/D转换器、第一光电隔离器、第一功率放大器；首先通过第一温度传感器对标准光纤的温度进行探测，将探测到的模拟信号经过第一A/D转换器转换为数字信号，再通过信号处理电路板对数字信号进行信号处理，处理后的信号再经过第一光电隔离器以及第一功率放大器对信号进行滤波和放大，放大后的信号再对加热器进行控制，这样就实现了对标准光纤温度的闭环控制。

可选地，所述二级温控电路还包括本体、第二A/D转换器、第二光电隔离器、第二功率放大器；首先通过第二温度传感器对本体的温度进行探测，将探测到的模拟信号经过第二A/D转换器转换为数字信号，再通过信号处理电路板对数字信号进行信号处理，处理后的信号再经过第二光电隔离器以及第二功率放大器对信号进行滤波和放大，放大后的信号再对第二加热器进行控制，实现对本体温度的闭环控制。

可选地，所述标准光纤是已定标好长度的单模光纤，光纤两端的尾纤通过法兰盘与机箱的面板相连，再与被测光精密反射计进行连接。

可选地，所述一级温控***通过采用标准铂电阻温度计对温度进行测量。

本发明的有益效果是：

(1)将标准光纤保持松弛状态固定在带有凹槽的金属板中，并通过导热胶将光纤标准固定在其中，这样就避免了光纤不会因为外力而发生形变，进而保证了标准光纤长度的准确可靠；

(2)通过两级温控***实现了对长度标准光纤内温度的精确控制，而不只是对温度读取并利用温度与光纤长度关系对光纤长度进行修正，最大程度地保证了标准光纤长度的准确；

(3)通过高稳定长度标准光纤可以实现对光精密反射计的精确校准，填补了国内外光精密反射计的校准空白。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种标准光纤控温***结构图；

图2为本发明一种标准光纤控温***电路图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前的“光纤长度损耗标准传递装置”是通过采用两段光纤和2×2光纤耦合器结合的技术来实现传递装置的功能，但是该技术只能将当前光纤的温度显示出来，无法对光纤的温度进行精确控制。而光纤长度会随着光纤温度的变化而变化，其光纤长度温度修正系数为(11.76×10^-6×L×ΔT)，同时光精密反射计的测量精度在米量级，光精密反射计的测量精度在微米量级，因此传递标准光纤对光时域反射计进行量值传递不需要对光纤的温度进行精确控制，而对光精密反射计进行量值传递需要对光纤的温度进行精确控制。

本发明了提出了一种可精确控温的高稳定长度标准光纤，采用分离式标准光纤结构，利用已标定的不同光纤长度值对光精密反射计进行多点校准；同时，标准光纤采用两级温控技术对光纤的温度进行精确控制，温度精度控制在±0.05℃量级，从而保证对光精密反射计的量值传递要求。

本发明的高稳定长度标准光纤包括温控***，将若干标准光纤采用分离式结构进行设计，首先将光纤保持松弛状态地缠绕在带有凹槽的金属板上，两端光纤分别将光纤尾纤从金属板的通孔中引出，然后将加热器放在金属板的中央位置，并将温度敏感元件放置在靠近标准光纤的位置，再将导热硅胶加入金属板凹槽中，最后通过隔热材料将金属板包起来然后放在机箱内作为一级温控***。再将一级温控***放在本体二级温控***中，本体二级温控可以控制温度精度达到±0.5℃，标准光纤一级温控可以达到±0.05℃。通过以上方式就可以实现标准光纤长度的高稳定性，进而满足光精密反射计的量值溯源要求。

上述标准光纤是已定标好长度的单模光纤，光纤两端的尾纤通过法兰盘与机箱的面板相连，以便与被测光精密反射计进行连接。

上述导热板是带有凹槽的金属板，金属板选用导热性能良好的材质，并且金属板中均匀地放置处于松弛状态的标准光纤，除此之外在金属板的两个对称位置打好通孔，以便于标准光纤尾纤引出与温控***相连。

优选地，本发明的高稳定长度标准光纤还包括温度显示器，采用高分辨率数字温度表，温度测量范围在(-50～110)℃，并且具有0.01℃的温度分辨率。

上述温控***包括一级温控***和二级温控***，其中二级温控***又称为本体温控***，二级温控***是对本体进行温度粗控，该级控温精度可以达到±0.5℃；一级温控***是对标准光纤进行温度控制，是在二级温控基础上进行温度细控，一级温控***控温精度可以达到±0.05℃。

下面结合说明书附图对本发明的温控***进行详细说明。

如图1所示，本发明的温控***包括一级温控***100和二级温控***200。一级温控***100包括导热板101、第一温度传感器102、第一加热器103、环形凹槽104，二级温控***200包括第二温度传感器201、第二加热器202、光纤输出口法兰盘203、信号处理电路板204，优选地，二级温控***200还包括温度控制与显示面板205。

将已经定标好长度的若干标准光纤保持松弛状态缠绕在带有环形凹槽104的导热板101上，再通过导热硅胶将标准光纤固定在导热板101上。首先利用第二温度传感器201和第二加热器202使二级温控***200的温度控制在精度为±0.5℃的量级，再利用第一温度传感器102和第一加热器103保持一级温控***100的温度控制在精度为±0.05℃的量级。温控***是通过信号处理电路板204来进行处理，并利用温度控制与显示面板205将当前标准光纤的温度显示出来，同时固定在导热板101上的标准光纤尾纤通过导热板上的通孔引出来接到光纤输出口法兰盘203，通过该法兰盘203就可以对光精密反射计的量值进行传递。

本发明为避免标准光纤在对光精密反射计量值传递过程中由于外力而产生形变，先将已定标好长度的光纤缠绕在金属板的凹槽中，再通过导热胶将其进行固定，最后放入可精确控温且带有温度显示器的机箱内。

本发明采用两级控温技术，先在本体内设计二级控温***，将本体中温度控制在±0.5℃，再在本体内对标准光纤进行一级控温，一级温控是在二级温控基础上进行控制，优选通过采用标准铂电阻温度计对温度进行测量，其控温精度可以达到±0.05℃，这样就能保证温度对光纤长度的影响很小，可以满足对光精密反射计准确校准的要求。

本发明温控***的原理框图如图2所示，温控***的电路包括光纤一级温控电路100和本体二级温控电路200，二级温控电路200包括本体、第二温度传感器、第二A/D转换器、第二光电隔离器、第二功率放大器、第二加热器；首先通过第二温度传感器对本体的温度进行探测，将探测到的模拟信号经过第二A/D转换器转换为数字信号，再通过信号处理电路板对数字信号进行信号处理，处理后的信号再经过第二光电隔离器以及第二功率放大器对信号进行滤波和放大，放大后的信号再对加热器进行控制，这样就实现了对本体温度的闭环控制。

一级温控电路100包括标准光纤、第一温度传感器、第一A/D转换器、第一光电隔离器、第一功率放大器、第一加热器。同理，首先通过第一温度传感器对标准光纤的温度进行探测，将探测到的模拟信号经过第一A/D转换器转换为数字信号，再通过信号处理电路板对数字信号进行信号处理，处理后的信号再经过第一光电隔离器以及第一功率放大器对信号进行滤波和放大，放大后的信号再对第一加热器进行控制，这样就实现了对标准光纤温度的闭环控制。

本发明在控温电路设计过程中采用温度闭环控制方式，通过温度传感器、信号处理电路板、功率放大器等器件来实现对温度的精确控制。

高稳定长度标准光纤采用精确控温技术和光纤盘缠绕技术实现了光精密反射计对高精度高稳定性的量值溯源要求，降低了光纤拉伸和外界温度对光纤长度的影响。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高稳定长度标准光纤，其特征在于，包括温控***，所述温控***包括一级温控***和二级温控***；

所述一级温控***包括若干标准光纤、导热板、第一温度传感器、第一加热器、环形凹槽，所述二级温控***包括本体、第二温度传感器、第二加热器、光纤输出口法兰盘、信号处理电路板；

将已经定标好长度的若干标准光纤保持松弛状态缠绕在带有环形凹槽的导热板上，利用第二温度传感器和第二加热器保持二级温控***的温度精度，再利用第一温度传感器和第一加热器保持一级温控***的温度精度；温控***通过信号处理电路板来进行处理，同时固定在导热板上的标准光纤尾纤通过导热板上的通孔引出来接到光纤输出口法兰盘，通过该法兰盘对光精密反射计的量值进行传递。

2.如权利要求1所述的高稳定长度标准光纤，其特征在于，所述一级温控电路还包括标准光纤、第一A/D转换器、第一光电隔离器、第一功率放大器；首先通过第一温度传感器对标准光纤的温度进行探测，将探测到的模拟信号经过第一A/D转换器转换为数字信号，再通过信号处理电路板对数字信号进行信号处理，处理后的信号再经过第一光电隔离器以及第一功率放大器对信号进行滤波和放大，放大后的信号再对加热器进行控制，这样就实现了对标准光纤温度的闭环控制。

3.如权利要求1所述的高稳定长度标准光纤，其特征在于，所述二级温控电路还包括本体、第二A/D转换器、第二光电隔离器、第二功率放大器；首先通过第二温度传感器对本体的温度进行探测，将探测到的模拟信号经过第二A/D转换器转换为数字信号，再通过信号处理电路板对数字信号进行信号处理，处理后的信号再经过第二光电隔离器以及第二功率放大器对信号进行滤波和放大，放大后的信号再对第二加热器进行控制，实现对本体温度的闭环控制。

4.如权利要求1所述的高稳定长度标准光纤，其特征在于，所述标准光纤是已定标好长度的单模光纤，光纤两端的尾纤通过法兰盘与机箱的面板相连，再与被测光精密反射计进行连接。

5.如权利要求1所述的高稳定长度标准光纤，其特征在于，所述一级温控***通过采用标准铂电阻温度计对温度进行测量。