一種基于fmcw技術(shù)的光纖故障定位裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置，其包括FMCW信號(hào)源，F(xiàn)MCW信號(hào)源與外調(diào)制器和混頻器連接，外調(diào)制器的兩端分別連接光源和三端子器件環(huán)形器的a口，環(huán)形器的c口與光電探測(cè)器連接，光電探測(cè)器后連接有混頻器，混頻器、低通濾波器、頻譜分析儀和計(jì)算機(jī)依次連接。本實(shí)用新型的光纖故障定位裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可利用光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)后，在混頻器內(nèi)進(jìn)行電相干處理，從差頻信號(hào)中獲取光纖距離。將復(fù)雜的光相干處理代替為簡(jiǎn)單的電相干處理，使光纖測(cè)距更易實(shí)現(xiàn)，并且用普通激光光源代替了現(xiàn)有裝置中的線(xiàn)性?huà)哳l光源，降低了成本，為光纖故障定位和診斷提供了一種新的裝置。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光纖測(cè)距領(lǐng)域，具體涉及一種基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的光纖故障定位的方法主要是利用光時(shí)域反射儀OTDR來(lái)測(cè)量故障點(diǎn)距離，它的基本原理是向待測(cè)光纖中發(fā)射一短脈沖光，通過(guò)檢測(cè)背向光的時(shí)間響應(yīng)來(lái)計(jì)算光纖距離，OTDR對(duì)光源要求較高，且空間分辨率和動(dòng)態(tài)范圍、系統(tǒng)靈敏度之間存在矛盾。調(diào)頻連續(xù)波FMCW是一種在高精度雷達(dá)測(cè)距中使用的技術(shù)，主要優(yōu)點(diǎn)是測(cè)距精度高、設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)固態(tài)化設(shè)計(jì)等。目前OFDR技術(shù)是利用FMCW技術(shù)在光域?qū)崿F(xiàn)光相干處理，空間分辨率和系統(tǒng)靈敏度高，但是實(shí)現(xiàn)難度大、測(cè)試距離短、對(duì)外界環(huán)境非常敏感，主要用于分布式溫度傳感，很難用在長(zhǎng)距離的光纖測(cè)距中。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置，解決了現(xiàn)有基于OFDR技術(shù)的光纖故障定位裝置中，使用線(xiàn)性?huà)哳l光源和耦合器進(jìn)行光相干處理造成的技術(shù)復(fù)雜、穩(wěn)定性差、成本高且不能用于長(zhǎng)距離光纖測(cè)距的問(wèn)題。
[0004]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置，包括FMCff信號(hào)源，F(xiàn)MCff信號(hào)源與外調(diào)制器和混頻器連接，外調(diào)制器的兩端分別連接光源和三端子器件環(huán)形器的a 口，環(huán)形器的c 口與光電探測(cè)器連接，光電探測(cè)器后連接有混頻器。
[0005]本實(shí)用新型的特點(diǎn)還在于，
[0006]光纖故障定位裝置還包括低通濾波器、頻譜分析儀和計(jì)算機(jī)，其中，混頻器、低通濾波、頻譜分析儀和計(jì)算機(jī)依次連接。
[0007]光源為半導(dǎo)體激光器，F(xiàn)MCW信號(hào)源的核心芯片采用AD9858，外調(diào)制器為M-Z調(diào)制器，采用JDSU LiNbO3電光強(qiáng)度調(diào)制器，光電探測(cè)器采用KG-HSP高靈敏度光探測(cè)模塊，混頻器的核心芯片為AD834。
[0008]頻譜分析儀采用RIGOL DSA1030A儀表。
[0009]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型的光纖故障定位裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可通過(guò)光電探測(cè)器將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，然后在混頻器內(nèi)進(jìn)行電相干處理，從差頻信號(hào)中獲取光纖距離。由于電相干處理過(guò)程簡(jiǎn)單，使光纖測(cè)距更易實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的光纖故障定位裝置將復(fù)雜的光相干處理替換為簡(jiǎn)單的電相干處理，并且用普通激光光源代替了現(xiàn)有裝置中的線(xiàn)性?huà)哳l光源，降低了成本，為光纖故障定位和診斷提供了一種新的裝置。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型的基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置結(jié)構(gòu)圖。
[0011]圖中，1.光源，2.FMCW信號(hào)源，3.外調(diào)制器，4.環(huán)形器，5.光探測(cè)器，6.混頻器，7.低通濾波器，8.頻譜分析儀，9.計(jì)算機(jī)，10.環(huán)形器a 口，11.環(huán)形器c 口，12.環(huán)形器b□。

【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0013]參見(jiàn)圖1，基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置中包括FMCW信號(hào)源2，F(xiàn)MCW信號(hào)源2與外調(diào)制器3和混頻器6連接，外調(diào)制器3的兩端分別連接光源I和三端子器件環(huán)形器4的a 口 10，環(huán)形器4的c 口 11與光電探測(cè)器5連接，光電探測(cè)器5后連接有混頻器6，混頻器6、低通濾波器7、頻譜分析儀8和計(jì)算機(jī)9依次連接。
[0014]其中，環(huán)形器b 口 12連接待測(cè)光纖，光源I為半導(dǎo)體激光器，F(xiàn)MCW信號(hào)源2的核心芯片采用AD9858，外調(diào)制器3為M-Z調(diào)制器，采用JDSU LiNbO3電光強(qiáng)度調(diào)制器，光電探測(cè)器5具有高的靈敏度和低的等效噪聲功率，采用KG-HSP高靈敏度光探測(cè)模塊，混頻器6的核心芯片為AD834，頻譜分析儀8采用RIGOL DSA1030A儀表。
[0015]本實(shí)用新型的基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置的工作過(guò)程為，F(xiàn)MCW信號(hào)源2同時(shí)產(chǎn)生兩路線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，一路作為參考信號(hào)輸入混頻器6，另一路作為調(diào)制信號(hào)輸入外調(diào)制器3，驅(qū)動(dòng)外調(diào)制器3對(duì)光源I產(chǎn)生的直流光信號(hào)進(jìn)行外調(diào)制，調(diào)制后的光信號(hào)首先通過(guò)環(huán)形器4的a 口進(jìn)入環(huán)形器，再經(jīng)b 口注入待測(cè)光纖，環(huán)形器4將光纖中的入射光和背向散射光分離，然后由c 口將背向散射光輸出，背向散射光經(jīng)光電探測(cè)器5轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，該電信號(hào)為反射信號(hào)，反射信號(hào)從光電探測(cè)器5輸出后進(jìn)入混頻器6，混頻器6將來(lái)自FMCff信號(hào)源2的參考信號(hào)和光電探測(cè)器4的反射信號(hào)進(jìn)行混頻，混頻后用低通濾波器7濾除高頻分量，得到包含距離信息的差頻信號(hào)，差頻信號(hào)從低通濾波器7輸出后輸入頻譜分析儀8，頻譜分析儀8進(jìn)行頻域采樣和快速傅利葉變換(FFT)分析數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)9采集分析后的數(shù)據(jù)并顯示圖像信息，將頻率信息轉(zhuǎn)換成光纖位置信息。
[0016]本實(shí)用新型利用FMCW技術(shù)進(jìn)行光纖故障定位的基本原理是，F(xiàn)MCff信號(hào)源同時(shí)產(chǎn)生兩路線(xiàn)性調(diào)頻連續(xù)波信號(hào)，一路作為參考信號(hào)輸入混頻器，另一路作為調(diào)制信號(hào)輸入M-Z調(diào)制器，對(duì)光源進(jìn)行外調(diào)制，調(diào)制后的光信號(hào)通過(guò)環(huán)形器注入待測(cè)光纖中，由于光在光纖的傳輸過(guò)程中存在瑞利散射和菲涅爾反射，光電探測(cè)器將背向散射光轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，稱(chēng)之為反射信號(hào)。用寬帶模擬乘法器對(duì)參考信號(hào)和反射信號(hào)進(jìn)行混頻，由于反射信號(hào)與參考信號(hào)有一段時(shí)延，從而導(dǎo)致反射信號(hào)與參考信號(hào)之間有一定的頻率差，再用低通濾波器濾除高頻分量，得到包含距離信息的差頻信號(hào)。使用頻譜分析儀進(jìn)行頻域采樣和FFT，得到頻譜信息，最后通過(guò)計(jì)算機(jī)采集頻譜分析儀數(shù)據(jù)，從得到的差頻頻率信息中獲取距離信息，從而計(jì)算出光纖故障點(diǎn)的位置。
【權(quán)利要求】
1.一種基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置，其特征在于，包括FMCW信號(hào)源(2)，F(xiàn)MCff信號(hào)源(2)分別與外調(diào)制器(3)、混頻器(6)連接，外調(diào)制器(3)的兩端分別連接光源(I)和三端子器件環(huán)形器(4)的a 口(10)，環(huán)形器(4)的c 口(11)與光電探測(cè)器(5)連接，光電探測(cè)器(5)后連接有混頻器(6)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置，其特征在于，混頻器(6)還依次與低通濾波器(7)、頻譜分析儀(8)和計(jì)算機(jī)(9)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置,其特征在于,所述光源⑴為半導(dǎo)體激光器，所述FMCW信號(hào)源⑵的核心芯片采用AD9858，所述外調(diào)制器(3)為M-Z調(diào)制器，采用JDSU LiNb03電光強(qiáng)度調(diào)制器，所述光電探測(cè)器(5)采用KG-HSP高靈敏度光探測(cè)模塊，所述混頻器出)的核心芯片為AD834。
4.如權(quán)利要求2所述的一種基于FMCW技術(shù)的光纖故障定位裝置，其特征在于，所述頻譜分析儀(8)采用RIGOL DSA1030A儀表。
【文檔編號(hào)】H04B10/07GK204190770SQ201420673746
【公開(kāi)日】2015年3月4日 申請(qǐng)日期:2014年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月12日
【發(fā)明者】張引發(fā), 鄧大鵬, 潘青, 張隨心, 丁德強(qiáng), 李衛(wèi), 林初善, 王英杰 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍西安通信學(xué)院