CN106705863A - 一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法 - Google Patents
一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106705863A CN106705863A CN201710030861.8A CN201710030861A CN106705863A CN 106705863 A CN106705863 A CN 106705863A CN 201710030861 A CN201710030861 A CN 201710030861A CN 106705863 A CN106705863 A CN 106705863A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coupler
- interferometer
- light
- photodetector
- phase difference
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 10
- 235000019892 Stellar Nutrition 0.000 claims description 19
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 19
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 14
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 241000143252 Idaea infirmaria Species 0.000 claims description 4
- 241001269238 Data Species 0.000 claims description 3
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000002168 optical frequency-domain reflectometry Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 230000009022 nonlinear effect Effects 0.000 description 2
- 238000000253 optical time-domain reflectometry Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005713 exacerbation Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001028 reflection method Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法，包括可调谐扫描激光器、第一耦合器、触发干涉仪、测量干涉仪、数据采集卡以及电脑。可调谐扫描激光器的光源通过第一耦合器后，一部分光依次进入触发干涉仪的第二耦合器、第三耦合器、产生相位差的器件和第一光电探测器，另一部分光进入测量干涉仪的第四耦合器；经第四耦合器后出射的一部分光直接到达第二光电探测器，另一部分光进入光环形器后再到达待测器件，由待测器件反射回来的光通过光环形器后到达第二光电探测器。本发明的方法具有无损、高精度快速测量等优点，其测量结果更加精确，测量方法更加便利。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传感和光网络器件及***检测仪器技术领域、光学测量技术领域，特别是涉及一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法。
背景技术
光频域反射技术(Optical Frequency Domain Reflectometry,OFDR)是分布式光纤测量与传感技术中新兴的发展方向。较传统光时域反射方法(Optical Time DomainReflectometry,OTDR)，OFDR具有信噪比高，空间分辨率高，灵敏度高等特点。
在OFDR***中，商用激光器在光频扫描中都存在非线性特性，这就会造成光频域反射计的空间分辨率严重恶化。目前，通过附加触发干涉仪在同一频域空间采样信号，用来解决激光器的非线性效应，抑制激光器的光频非线性扫描对光频域反射仪的影响。这种方法采用固定时延臂的附加干涉仪实时为主干涉仪产生采样时钟脉冲，实现等频率间隔采样，可以抑制激光器的光频非线性扫描对光频域反射装置的影响。但是根据采样定理，光频域反射仪的最大测量距离会受到附加干涉仪的固定时延臂长度的限制，上述方法并不适用长距离的光频域反射仪。
发明内容
本发明的目的在于提出一种能够提高光频域反射仪的最大测试距离的方法，以实现长距离的测量。
本发明采用的技术方案如下：
一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法，该方法实现的***包括：可调谐扫描激光器、第一耦合器、触发干涉仪、测量干涉仪、数据采集卡以及电脑；所述触发干涉仪包括第二耦合器、第三耦合器、产生相位差的器件和第一光电探测器；所述测量干涉仪包括第四耦合器、光环形器和第二光电探测器；所述第一光电探测器和第二光电探测器分别与数据采集卡连接，所述数据采集卡连接到电脑；所述可调谐扫描激光器的光源通过第一耦合器后，一部分光依次进入触发干涉仪的第二耦合器、第三耦合器、产生相位差的器件和第一光电探测器，另一部分光进入测量干涉仪的第四耦合器；经第四耦合器后出射的一部分光直接到达第二光电探测器，另一部分光进入光环形器后再到达待测器件，由待测器件反射回来的光通过光环形器后到达第二光电探测器。
所述触发干涉仪作为测量干涉仪的外部时钟，触发数据采集卡进行数据采集；通过调节所述产生相位差的器件，以产生不同的相位差然后进行多次数据采集，获得多个采用数据，然后合并这些采样数据，达到减小采样周期，提高最大可测量距离。
优选地，所述第一耦合器的耦合比为90：10，所述第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器的耦合比均为50：50。
优选地，所述产生相位差的器件为液晶可变波片。
本发明方法的原理如下；触发干涉仪作为测量干涉仪的外部时钟，采样频率为触发数据采集卡进行数据采集，满足信号采集时在同一频域，解决傅里叶变换等时间等频率的采样间隔。而测量干涉仪同样两臂存在光程差，因此根据采样定理，触发干涉仪两臂的光程差是测量干涉仪的两倍，因此最大测量距离受限。本发明是在解决可调谐激光器非线性效应，满足等频率间隔的采样的同时，提出利用产生相位差的器件应用在附加触发干涉仪上产生相位差，进行多次采样，在频域空间相邻两次采样相位差采样之后的数据合并，等同于且因此触发干涉仪两臂差扩大一倍，测量干涉仪也扩大一倍。在时间上由于触发干涉仪作为采样时钟物理上是信号过零点上升沿时采样一次，本发明在触发干涉仪上增加一个产生相位差的器件，就可以在时间上产生相位差，这样就达到了频域空间的效果，增加最大测试距离，解决了测量距离受到附加干涉仪的固定时延臂长度的限制来提高光频域反射仪的最大测量距离。
相比现有技术的方法，本发明的方法具有无损、高精度、快速测量等优点，得到的测量结果更加精确，该测量方法更加便利。
附图说明
图1为本发明***结构示意图；
图2为本发明实施例在频域空间中的信号图；
图3为本发明实施例在时域空间中的信号图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1为实现本发明方法的***结构示意图，***包括可调谐激光器1、90：10耦合器2、触发干涉仪、测量干涉仪、数据采集卡10、电脑11。其中，触发干涉仪包括50:50耦合器3、50:50耦合器4、液晶可变波片5、光电探测器6；测量干涉仪包括50:50耦合器7、光环形器8、光电探测器9。
激光器1进行扫频，光通过90:10耦合器2，其中10％的光进入触发干涉仪，90％的光进入测量干涉仪。10％分光进入触发干涉仪的耦合器3，两臂存在光程差，形成干涉后到达光电探测器6；90％光进入测量干涉仪，通过耦合器7后一部分光直接到达光电探测器9，另一部分光进入光环形器8后，再到达待测器件12，待测器件12反射回来的光再次进入光环形器8，与另一束光调制，形成干涉后到达光电探测器9。
可调谐激光器1的调制率为γ，当两臂存在光程差，群时延差为τ0，满足低调制率近似形成干涉，光电探测器6转换后的电信号为U(v)＝U0[1+cos(2πvτ0+ξ)]，U为电压，τ0为触发干涉仪两臂时延差，ν为频率，ξ为相位常量。触发干涉仪作为测量干涉仪的外部时钟采样频率为触发数据采集卡10进行数据采集。而测量干涉仪同样两臂存在光程差，因此根据采样定理，触发干涉仪两臂的光程差是测量干涉仪的两倍，因此最大测量距离受限。
本实施例方法分为两次采样，采样频率为如图2所示，在频域空间第一次与第二次采样相位差两次数据分别为N1(n1,n2,n3,n4……),N2(e1,e2,e3,e4……)采样之后的数据合并为N3(n1,e1,n2,e2,n3,e3)，等同于且触发干涉仪两臂差扩大一倍，测量干涉仪也扩大一倍。
如图3所示，在时间上，因为触发干涉仪作为采样时钟物理上是信号过零点上升沿时采样一次，通过在触发干涉仪上增加一个液晶可变波片10，在时间上产生相位差，这样就达到了频域空间的效果，增加最大测试距离。
Claims (4)
1.一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法，其特征在于，该方法实现的***包括：可调谐扫描激光器、第一耦合器、触发干涉仪、测量干涉仪、数据采集卡以及电脑；所述触发干涉仪包括第二耦合器、第三耦合器、产生相位差的器件和第一光电探测器；所述测量干涉仪包括第四耦合器、光环形器和第二光电探测器；所述第一光电探测器和第二光电探测器分别与数据采集卡连接，所述数据采集卡连接到电脑；
所述可调谐扫描激光器的光源通过第一耦合器后，一部分光依次进入触发干涉仪的第二耦合器、第三耦合器、产生相位差的器件和第一光电探测器，另一部分光进入测量干涉仪的第四耦合器；经第四耦合器后出射的一部分光直接到达第二光电探测器，另一部分光进入光环形器后再到达待测器件，由待测器件反射回来的光通过光环形器后到达第二光电探测器。
2.根据权利要求1所述的一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法，其特征在于，所述触发干涉仪作为测量干涉仪的外部时钟，触发数据采集卡进行数据采集；通过调节所述产生相位差的器件，以产生不同的相位差然后进行多次数据采集，获得多个采用数据，然后合并这些采样数据，达到减小采样周期，提高最大可测量距离。
3.根据权利要求1所述的一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法，其特征在于，所述第一耦合器的耦合比为90：10，所述第二耦合器、第三耦合器和第四耦合器的耦合比均为50：50。
4.根据权利要求1所述的一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法，其特征在于，所述产生相位差的器件为液晶可变波片。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710030861.8A CN106705863B (zh) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | 一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710030861.8A CN106705863B (zh) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | 一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106705863A true CN106705863A (zh) | 2017-05-24 |
| CN106705863B CN106705863B (zh) | 2019-03-22 |
Family
ID=58907722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710030861.8A Active CN106705863B (zh) | 2017-01-16 | 2017-01-16 | 一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106705863B (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110749420A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-02-04 | 芯华创(武汉)光电科技有限公司 | 一种ofdr检测装置 |
| CN111928972A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-13 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种提高分布式光纤测温***空间分辨率的方法及*** |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050256651A1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-11-17 | Taylor Matthew A | Algorithm for estimation of multiple faults on a transmission line or waveguide |
| CN101611301A (zh) * | 2007-02-28 | 2009-12-23 | 日本电信电话株式会社 | 光反射测定方法以及装置 |
| CN102322880A (zh) * | 2011-08-18 | 2012-01-18 | 天津大学 | 偏振敏感的分布式光频域反射扰动传感装置和解调方法 |
| CN102420650A (zh) * | 2011-08-09 | 2012-04-18 | 天津大学 | 一种抑制光频域反射仪的激光器非线性扫描装置和方法 |
| CN104296965A (zh) * | 2014-09-20 | 2015-01-21 | 江苏骏龙电力科技股份有限公司 | 一种ofdr实验*** |
| CN105846890A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-10 | 江苏骏龙电力科技股份有限公司 | 一种公里级测量距离的光纤检测装置 |
-
2017
- 2017-01-16 CN CN201710030861.8A patent/CN106705863B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050256651A1 (en) * | 2004-01-15 | 2005-11-17 | Taylor Matthew A | Algorithm for estimation of multiple faults on a transmission line or waveguide |
| CN101611301A (zh) * | 2007-02-28 | 2009-12-23 | 日本电信电话株式会社 | 光反射测定方法以及装置 |
| CN102420650A (zh) * | 2011-08-09 | 2012-04-18 | 天津大学 | 一种抑制光频域反射仪的激光器非线性扫描装置和方法 |
| CN102322880A (zh) * | 2011-08-18 | 2012-01-18 | 天津大学 | 偏振敏感的分布式光频域反射扰动传感装置和解调方法 |
| CN104296965A (zh) * | 2014-09-20 | 2015-01-21 | 江苏骏龙电力科技股份有限公司 | 一种ofdr实验*** |
| CN105846890A (zh) * | 2016-03-25 | 2016-08-10 | 江苏骏龙电力科技股份有限公司 | 一种公里级测量距离的光纤检测装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 谢玮霖 等: "《光频域反射技术中激光相位噪声影响分析》", 《光学学报》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110749420A (zh) * | 2019-09-12 | 2020-02-04 | 芯华创(武汉)光电科技有限公司 | 一种ofdr检测装置 |
| CN111928972A (zh) * | 2020-08-06 | 2020-11-13 | 中国人民解放军海军工程大学 | 一种提高分布式光纤测温***空间分辨率的方法及*** |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106705863B (zh) | 2019-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101764646B (zh) | 利用波长编码的光时域反射测试装置对光纤链路进行的测量方法 | |
| CN102739311B (zh) | 基于混沌可见激光的光纤故障定位装置及其定位方法 | |
| CN104007442B (zh) | 基于重采样信号拼接法的连续激光调频测距装置及其方法 | |
| CN108801153B (zh) | 光纤长度测量方法及测量装置 | |
| CN107328429A (zh) | 光频域反射技术中可提高近距离传感稳定性的装置及方法 | |
| US9778137B2 (en) | Methods and apparatus for measurement of modal characteristics of multimode fiber using Rayleigh scatter | |
| CN110068828A (zh) | 基于激光调频连续波远距离测距的装置及色散补偿方法 | |
| CN102819022A (zh) | 一种基于实时色散傅立叶变换的飞秒测距激光雷达和方法 | |
| CN110132138A (zh) | 基于级联干涉仪的双扫频光源测距***及方法 | |
| CN109031340B (zh) | 一种测量物体运动速度的连续调频激光雷达装置 | |
| CN104618013A (zh) | 一种基于全光纤宽谱混沌光源的相关光时域反射仪 | |
| Qu et al. | Internet of things infrastructure based on fast, high spatial resolution, and wide measurement range distributed optic-fiber sensors | |
| CN108155540A (zh) | 一种单频激光器跳模的检测*** | |
| CN103091681A (zh) | 基于重反射技术的调频连续波干涉仪 | |
| CN103944644B (zh) | 基于匹配延迟采样光相干*** | |
| CN111912516A (zh) | 一种相位同步的光纤分布式振动测量装置、驱动器及方法 | |
| CN103412137A (zh) | 旋转因子中和测速方法和装置 | |
| CN106705863B (zh) | 一种提高光频域反射仪的最大测试距离的方法 | |
| CN110243472A (zh) | 基于色散傅里叶变换的自校准集成式高速实时光谱分析仪 | |
| CN110375779B (zh) | 提高ofdr频域采样率的装置和方法 | |
| CN110702239B (zh) | 一种无限散射单光子探测光时域反射测量方法 | |
| CN109031341B (zh) | 一种使用连续调频激光雷达装置的物体运动速度测量方法 | |
| CN110319940A (zh) | 高密度等离子体密度测量的激光光纤干涉仪诊断*** | |
| CN112798025B (zh) | 提高ofdr测量空间分辨率的方法及ofdr*** | |
| CN115900787A (zh) | 光谱域反射仪的实现方法及*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |