一種基于泄漏光檢測(cè)的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于泄漏光檢測(cè)的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試裝置及方法，根據(jù)球形光電探測(cè)器所接收到泄露光的功率值及光源輸入功率帶已知的調(diào)節(jié)系數(shù)K值，根據(jù)公式：可計(jì)算出熔接點(diǎn)損耗△的大小。本發(fā)明的有益效果是在完成各類光纖接頭與室內(nèi)光纖熱熔對(duì)接后，將光纖接頭插入本裝置接入光源，并通過夾持與三維尋焦調(diào)節(jié)控制裝置實(shí)現(xiàn)光纖夾持與熔接點(diǎn)定位在焦點(diǎn)上，根據(jù)熔接點(diǎn)泄露光功率的大小，即可推測(cè)出其損耗的大小。
【專利說明】一種基于泄漏光檢測(cè)的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖測(cè)試領(lǐng)域，具體是一種基于泄漏光檢測(cè)的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試裝 置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 光纖到戶工程中的光纖連接頭需要與預(yù)埋在建筑當(dāng)中的光纜進(jìn)行連接，目前主要 采用兩種技術(shù)：機(jī)械式光纖接續(xù)和光纖熔接。機(jī)械式光纖接續(xù)利用閉合設(shè)計(jì)的高精度V型 槽結(jié)構(gòu)和低反射光纖匹配液，采用簡單的壓接工具，就能夠?qū)崿F(xiàn)光纖固定式接續(xù)。光纖熔接 即通過光纖熔接機(jī)將兩根光纖三維對(duì)準(zhǔn)后，電極放電產(chǎn)生高溫電弧使光纖呈熔融狀態(tài).然 后單側(cè)推進(jìn)光纖使兩根光纖實(shí)現(xiàn)永久連接。目前，機(jī)械式連接方式逐漸被淘汰，一勞永逸的 光纖熔接方式是主流的接續(xù)方式。光纖接續(xù)損耗是光纖通信系統(tǒng)性能指標(biāo)中的一項(xiàng)重要參 數(shù)，損耗大小直接影響到光傳輸系統(tǒng)的整體傳輸質(zhì)量，在光纜施工和維護(hù)測(cè)試中，運(yùn)用科學(xué) 的測(cè)試分析方法，對(duì)提高整個(gè)光纜接續(xù)施工質(zhì)量和維護(hù)工作極其重要，尤其是進(jìn)一步研究 光通信中長波長的單模光纖的通信性能、傳輸衰耗、測(cè)量精度和檢查維修等方面有一定現(xiàn) 實(shí)意義。因此，本發(fā)明涉及的是光纖熔接方式的熔接點(diǎn)損耗測(cè)試方法與裝置。
[0003] 對(duì)于光纖熔接損耗的評(píng)估，目前測(cè)試方法有很多種，但實(shí)際應(yīng)用中主要是以下幾 種：
[0004] 第一種是利用圖像對(duì)光纖纖芯偏差等特定參數(shù)進(jìn)行分析，這樣特定的參數(shù)如纖芯 的偏差、纖芯的翹曲度等。光纖熔接損耗就是利用以上參數(shù)通過一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算后 得出的。熔接機(jī)通過對(duì)光纖X軸和Y軸方向的錯(cuò)位調(diào)整，在軸心錯(cuò)位最小時(shí)進(jìn)行熔接，這種 能調(diào)整軸心的方法稱為纖芯直視法，這種方法不同于功率檢測(cè)法，現(xiàn)場(chǎng)是無法知道接續(xù)損 耗的確切數(shù)值的，在整個(gè)調(diào)整軸心和熔接接續(xù)過程中，通過攝像機(jī)把探測(cè)到所熔接纖芯狀 態(tài)的信息，送到熔接機(jī)的分析程序中，然后熔接機(jī)計(jì)算出熔接損耗值，其實(shí)準(zhǔn)確地說，這只 能是說明光纖軸心對(duì)準(zhǔn)的程度，并不含有光纖本身的固有特性所影響的損耗，所顯示的數(shù) 據(jù)配合觀察光纖端面情況只是粗略地估計(jì)了光纖熔接點(diǎn)損耗的狀況，不能作為光纖接續(xù)損 耗判斷值得信賴的依據(jù)。該測(cè)試方法無法覆蓋所有熔接損耗的機(jī)理，畢竟只用了少量的一 些參數(shù)來進(jìn)行熔接損耗推算。這種方法的缺點(diǎn)是通常會(huì)導(dǎo)致對(duì)熔接損耗過于優(yōu)化的估計(jì)， 特別是在采用了錯(cuò)誤的熔接參數(shù)或?qū)嶋H損耗比較高的時(shí)候。
[0005] 第二種是康寧的專利技術(shù)，采用本地光注入和探測(cè)系統(tǒng)法（LID-System)來實(shí)現(xiàn) 直接的熔接損耗測(cè)量。光從熔接點(diǎn)前端光纖被注入到光纖中，然后從熔接點(diǎn)后端光纖耦合 到光電探測(cè)器上，該測(cè)試方法用到的關(guān)鍵設(shè)備是彎曲耦合器，用于提供簡便的光注入和提 取。彎曲耦合器的設(shè)計(jì)對(duì)工藝要求很高，設(shè)計(jì)的不好，一種情況是耦合效率很低，影響測(cè)試 精度和測(cè)量誤差；另一種情況是光纖很容易受到應(yīng)力的作用而被損傷。
[0006] 還有一種方法就是利用OTDR后向散射法來對(duì)熔接點(diǎn)或連接點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量。后向散 射法是將大功率的窄脈沖光注入待測(cè)光纖，然后在同一端檢測(cè)沿光纖軸向向后返回的散射 光功率，由于光纖材料密度不均勻，其本身的缺陷和摻雜成分不均勻，當(dāng)脈沖通過光纖傳輸 時(shí)，沿光纖長度上的每一點(diǎn)均會(huì)引起瑞利散射，其中總有一部分進(jìn)入光纖的數(shù)值孔徑角，沿 光纖軸反向傳輸?shù)捷斎攵?。瑞利散射光的波長與入射光的波長相同，其光功率與散射點(diǎn)的 入射光功率成正比，測(cè)量沿光纖軸向返回的背向瑞利散射光功率可采集到沿光纖傳輸損耗 的信息，從而測(cè)得光纖的衰減。此種方法適合于長距離的光纖測(cè)量，對(duì)于光纖到戶工程的 光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試，由于受到OTDR測(cè)試盲區(qū)的限制，利用此方法測(cè)試需要在用戶端接上 一段光纖來突破OTDR測(cè)試盲區(qū)；為了解決在測(cè)試中的誤判，還需要在光纖的另一端進(jìn)行測(cè) 試，通過計(jì)算平均值來計(jì)算接續(xù)點(diǎn)損耗值，這就給實(shí)際施工過程帶來極大的不便。
[0007] 雖然光纖熔接損耗測(cè)試方法很多，但對(duì)于光纖到戶型的光纖連接頭熔接點(diǎn)損耗的 測(cè)試目前還沒有很好的測(cè)試方法和技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是提供一種基于泄漏光檢測(cè)的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試裝置及方法，以 解決現(xiàn)有技術(shù)光纖到戶型的光纖連接頭熔接點(diǎn)損耗測(cè)試的問題。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
[0010] 一種基于泄漏光檢測(cè)的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試裝置，其特征在于：包括有橢球狀可 打開的具有全反射特性的橢球鏡，橢球鏡內(nèi)封裝有位于橢球鏡的一個(gè)焦點(diǎn)處的球形光電探 測(cè)器，橢球鏡內(nèi)還設(shè)置有自制的光纖夾持與三維尋焦調(diào)節(jié)控制裝置，橢球鏡外設(shè)置有具備 調(diào)制輸出功能的光源模塊、CPU、微弱光功率同相檢測(cè)裝置、步進(jìn)電機(jī)，所述光源輸出模塊供 待測(cè)光纖連接頭插入，所述微弱光功率同相檢測(cè)裝置輸出端與CPU連接，步進(jìn)電機(jī)的控制 端與CPU連接，橢球鏡內(nèi)的球形光電探測(cè)器接入微弱光功率同相檢測(cè)裝置輸入端，橢球鏡 內(nèi)的光纖夾持與三維尋焦調(diào)節(jié)控制裝置與步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)連接。
[0011] 其中，微弱光功率同相檢測(cè)實(shí)現(xiàn)過程如下：
[0012] (1)、如圖4所示，橢球鏡內(nèi)的球形光電探測(cè)器輸出的電流調(diào)制信號(hào)接入微弱光功 率同相檢測(cè)裝置的輸入端，經(jīng)由互阻抗放大器進(jìn)行電流/電壓變換，轉(zhuǎn)變成電壓調(diào)制信號(hào)；
[0013] (2)、同時(shí)，具備調(diào)制輸出功能的光源模塊的調(diào)制輸出端接入微弱光功率同相檢測(cè) 裝置的同步信號(hào)端口，由光源模塊輸出的調(diào)制信號(hào)經(jīng)信號(hào)識(shí)別后送入CPU進(jìn)行頻率識(shí)別， 并且經(jīng)觸發(fā)電路產(chǎn)生一對(duì)相位相反的方波；
[0014] (3)、CPU根據(jù)識(shí)別的頻率選擇正確的帶通濾波器，經(jīng)過帶通濾波電路后，交流放大 電路將步驟（1)中產(chǎn)生的電壓調(diào)制信號(hào)放大到足夠的電平后送入方波檢波器；
[0015] (4)、步驟（2)中產(chǎn)生的正反相的方波在方波檢波器中與交流放大后的信號(hào)進(jìn)行 相關(guān)檢測(cè)后進(jìn)入低通濾波器，低通濾波器對(duì)高頻成分濾除后，再進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹绷鞣糯?，然?將結(jié)果送入A/D轉(zhuǎn)換器，CPU讀入其值，進(jìn)行相應(yīng)處理計(jì)算出功率值。
[0016] 光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試方法，其特征在于：利用光纖熔接點(diǎn)處泄漏的光功率大小來 計(jì)算出光纖熔接損耗大小，具體過程如下：
[0017] (1)、使用光纖熔接機(jī)完成帶連接頭的光纖熔接后，將光纖連接頭插入光源輸出模 塊，并將光纖熔接點(diǎn)固定在橢球鏡內(nèi)自制的光纖夾持與三維尋焦裝置上；
[0018] (2)、關(guān)閉橢球鏡模塊，通過CPU單元控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)自制的光纖夾持與三維尋 焦調(diào)節(jié)控制裝置動(dòng)作，使光纖的熔接點(diǎn)處于橢球鏡未設(shè)置球形光電探測(cè)器的焦點(diǎn)上；
[0019] (3)、根據(jù)球形光電探測(cè)器所接收到泄露光的最大功率值，代入k值，CPU將根據(jù)公 式（1)即可計(jì)算出熔接點(diǎn)損耗Λ的大小。
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于泄漏光檢測(cè)的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試裝置，其特征在于：包括可打開的內(nèi)壁 具有全反射特性的橢球鏡，橢球鏡內(nèi)封裝有位于橢球鏡的一個(gè)焦點(diǎn)處的球形光電探測(cè)器， 橢球鏡內(nèi)還設(shè)置有自制的光纖夾持與三維尋焦調(diào)節(jié)控制裝置，橢球鏡外設(shè)置有具備調(diào)制輸 出功能的光源模塊、CPU、步進(jìn)電機(jī)、微弱光功率同相檢測(cè)裝置。文中所述光源模塊供待測(cè)光 纖連接頭插入，所述微弱光功率同相檢測(cè)裝置輸出端與CPU連接，步進(jìn)電機(jī)的控制端與CPU 連接，橢球鏡內(nèi)的球形光電探測(cè)器接入微弱光功率同相檢測(cè)裝置輸入端，橢球鏡內(nèi)的光纖 夾持與三維尋焦調(diào)節(jié)控制裝置與步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)連接。
2. 基于權(quán)利要求1所述的微弱光功率同相檢測(cè)實(shí)現(xiàn)過程如下： (1) 、如圖4所示，橢球鏡內(nèi)的球形光電探測(cè)器輸出的電流調(diào)制信號(hào)接入微弱光功率同 相檢測(cè)裝置的輸入端，經(jīng)由互阻抗放大器進(jìn)行電流/電壓變換，轉(zhuǎn)變成電壓調(diào)制信號(hào)； (2) 、同時(shí)，具備調(diào)制輸出功能的光源模塊的調(diào)制輸出端接入微弱光功率同相檢測(cè)裝置 的同步信號(hào)端口，由光源模塊輸出的調(diào)制信號(hào)經(jīng)信號(hào)識(shí)別后送入CPU進(jìn)行頻率識(shí)別，并且 經(jīng)觸發(fā)電路產(chǎn)生一對(duì)相位相反的方波； (3) 、CPU根據(jù)識(shí)別的頻率選擇正確的帶通濾波器，經(jīng)過帶通濾波電路后，交流放大電路 將（1)中產(chǎn)生的電壓調(diào)制信號(hào)放大到足夠的電平后送入方波檢波器； (4) 、（2)中產(chǎn)生的正反相的方波在方波檢波器中與交流放大后的信號(hào)進(jìn)行相關(guān)檢測(cè)后 進(jìn)入低通濾波器，低通濾波器對(duì)高頻成分濾除后，再進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹绷鞣糯螅缓髮⒔Y(jié)果送入 A/D轉(zhuǎn)換器，CPU讀入其值并進(jìn)行相應(yīng)處理計(jì)算出功率大小。
3. 基于權(quán)利要求1所述裝置的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試方法，其特征在于：利用光纖熔接 點(diǎn)處泄漏的光功率大小來計(jì)算出光纖熔接損耗大小，具體過程如下： (1) 、使用光纖熔接機(jī)完成帶連接頭的光纖熔接后，將光纖連接頭插入光源輸出模塊， 并將光纖熔接點(diǎn)固定在橢球鏡內(nèi)的光纖夾持與三維尋焦裝置上； (2) 、關(guān)閉橢球鏡模塊，通過CPU單元控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)自制的光纖夾持與三維尋焦調(diào) 節(jié)控制裝置動(dòng)作，使光纖的熔接點(diǎn)處于橢球鏡未設(shè)置球形光電探測(cè)器的焦點(diǎn)上； (3) 、根據(jù)球形光電探測(cè)器所接收到泄露光的最大功率值，代入k值，根據(jù)公式⑴即可 計(jì)算出熔接點(diǎn)的損耗大小。
公式（1)中，Psm'為球形光電探測(cè)器檢測(cè)的光功率值，單位為dBm;Pin'為光輸出模塊 輸出的光功率，單位為dBm; △為熔接點(diǎn)處的損耗值，單位為dB;k為調(diào)節(jié)系數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試方法，其特征在于：公式⑴中k值獲 取的方法如下： (1) 、制作多臺(tái)基于泄漏光檢測(cè)的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試裝置，并按一定比例抽取一定數(shù) 量的樣機(jī)，用于獲取k值的試驗(yàn)； (2) 、選定損耗分別為0. 01dB、0. 02dB、0. 03dB、0. 04dB和0. 05dB且?guī)Ч饫w連接頭的熔 接點(diǎn)各10個(gè)，依次將光纖連接頭依次接入第一個(gè)樣機(jī)光源輸出模塊，熔接點(diǎn)固定在自制的 光纖夾持與三維尋焦調(diào)節(jié)控制裝置上，記錄各個(gè)光纖熔接點(diǎn)泄露光功率的大??； (3) 、在第二個(gè)樣機(jī)中，參照步驟（1)進(jìn)行各個(gè)熔接點(diǎn)泄露光的功率大小檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，并 記錄數(shù)據(jù)，然后依次在其他樣機(jī)中進(jìn)行試驗(yàn)，獲取各個(gè)熔接點(diǎn)泄露光的功率大?。? (4)、根據(jù)公式（1)，對(duì)各個(gè)樣機(jī)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，計(jì)算出k值的大小。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光纖熔接點(diǎn)損耗測(cè)試方法，其特征在于：樣機(jī)數(shù)量和試驗(yàn)熔 接點(diǎn)個(gè)數(shù)的選定與k值的精度有關(guān)，在一定范圍內(nèi)，樣本數(shù)量越多，k值就越接近于真實(shí)值。
【文檔編號(hào)】G01M11/02GK104316294SQ201410571537
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】尚守鋒, 余志勇, 楊小光, 朱文星, 張偉, 孫海華 申請(qǐng)人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所