光纜智能識(shí)別系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種光纜智能識(shí)別系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)寬帶光源，分束器，探測(cè)器，第一光開關(guān)，耦合器，光纜，光纜識(shí)別器，第二光開關(guān)，F(xiàn)BG解調(diào)儀，中央解調(diào)器。通過識(shí)別一組光纖光柵的中心波長(zhǎng)、空間位置以及反射能量，實(shí)現(xiàn)識(shí)別光纜的功能，本發(fā)明采用了和通信信號(hào)波長(zhǎng)正交的探測(cè)光，因此不影響光纜通訊，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用效果好。
【專利說明】
光纜智能識(shí)別系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種光纜智能識(shí)別系統(tǒng)及方法，尤其設(shè)及一種不使用現(xiàn)有的I0DN設(shè)備 及其輔助設(shè)備的光纜識(shí)別系統(tǒng)，屬于光纖類檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，光纖識(shí)別主要是利用第Ξ方介質(zhì)一一電子標(biāo)簽對(duì)光纖進(jìn)行標(biāo)識(shí)，現(xiàn) 有國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主要W華為I0DN為主，已擁有多項(xiàng)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)，其方法主要在光纖配線盤內(nèi)嵌 入電子標(biāo)簽讀寫器，在光纖跳線上套上電子標(biāo)簽環(huán)，W實(shí)現(xiàn)光纜的識(shí)別，該技術(shù)存在一種必 須使用第Ξ方介質(zhì)的嚴(yán)重缺陷，必須將光纖跳線兩端電子標(biāo)簽進(jìn)行配對(duì)且必須不得脫落， 運(yùn)就嚴(yán)重影響該技術(shù)的使用。
[0003] 在例如申請(qǐng)?zhí)枮镃N201210207967.8的專利申請(qǐng)中，其通過在iODF設(shè)備中設(shè)置端口 標(biāo)識(shí)，將端口中關(guān)聯(lián)的跳纖配置信息等進(jìn)行存儲(chǔ)，并且當(dāng)跳纖正確時(shí)，即端口標(biāo)識(shí)關(guān)聯(lián)的信 息與插口上設(shè)置的適配器卡攜帶的信息一致時(shí)，表明端口正確，該方案通過在端口中設(shè)置 額外的物理器件來實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖的正確識(shí)別，從而保證端口配接的正確性。又例如申請(qǐng)?zhí)枮?CN200910002203.3的專利申請(qǐng)中，其通過在光纖網(wǎng)絡(luò)中設(shè)置SSFBGW及加熱模塊、溫度傳感 器、溫度控制器的方式，通過對(duì)光纖中的SSFBG進(jìn)行溫度控制，W改變其反射波長(zhǎng)，從而實(shí)現(xiàn) 對(duì)光纖的編碼，而運(yùn)種方式，需要對(duì)溫度控制非常精確，否則必然發(fā)生編碼錯(cuò)誤、或者無(wú)法 對(duì)編碼有效識(shí)別的問題，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)器件的密封性、應(yīng)用環(huán)境的穩(wěn)定性有很高的要 求，不能適應(yīng)現(xiàn)階段對(duì)光纖網(wǎng)絡(luò)的使用要求。
[0004] 基于現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，需要一種從光纜本質(zhì)上進(jìn)行光纜識(shí)別的方法。 本發(fā)明就在運(yùn)種技術(shù)背景下對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種光纜智能識(shí)別的方法，在不影響信 號(hào)傳播的前提下，W光纜自身作為識(shí)別介質(zhì)，W克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。具體而言，本發(fā)明提 供了 W下技術(shù)方案。
[0006] 首先，本發(fā)明提供了一種光纜智能識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括高功率穩(wěn) 定性光源、鎖相解調(diào)模塊、禪合器、光纜、光纜識(shí)別器；
[0007] 所述鎖相解調(diào)模塊用于對(duì)光纖位置進(jìn)行測(cè)定，包含中央控制器、FBG解調(diào)儀、光開 關(guān)1 (第一光開關(guān)）、光開關(guān)2(第二光開光）；
[000引所述中央控制器接收FBG解調(diào)儀的反饋信號(hào)，所述中央控制器分別與光開關(guān)1(第 一光開關(guān)）、光開關(guān)2(第二光開光)相連；
[0009] 所述高功率穩(wěn)定性光源與光開關(guān)1(第一光開關(guān))相連，光開關(guān)1(第二光開關(guān))用于 對(duì)高功率穩(wěn)定性光源的出射光進(jìn)行調(diào)制；
[0010] 所述光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、光開關(guān)2(第二光開光)分別與禪合器相連；
[0011] 所述光纜識(shí)別器是由光纜纖忍中植入單個(gè)或者多個(gè)光纖光柵組成。此處，光纜識(shí) 別器為一優(yōu)選的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了，能夠植入光纖光柵的任一結(jié)構(gòu)的光 纜纖忍，均能夠作為一光纜識(shí)別器，并且，該光纜識(shí)別器可W是額外在光纜中加入的器件， 例如在一段光纖的接口處等，也可W是在光纜生產(chǎn)之初，就刻寫在光纜中的一個(gè)或多個(gè)光 纖光柵構(gòu)成，即，該光纜識(shí)別器可W是生產(chǎn)之初就與光纜是一體的，也可W是額外器件連接 至光纜中形成的，此處不W上述結(jié)構(gòu)為限，能夠使得光纖光柵嵌入或接入光纜纖忍中，W形 成反射光的任何現(xiàn)有技術(shù)，均能夠適用于此，并均應(yīng)當(dāng)視為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0012] 優(yōu)選地，所述系統(tǒng)中用于檢測(cè)的測(cè)試光與光纜中用于通信的光信號(hào)正交，運(yùn)樣，就 不會(huì)對(duì)正常的光通信造成影響。
[0013] 優(yōu)選地，所述高功率穩(wěn)定性光源包含至少一個(gè)寬帶光源、分束器和探測(cè)器，所述寬 帶光源與分束器連接，所述分束器分別與光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、探測(cè)器連接；
[0014] W及所述探測(cè)器將探測(cè)結(jié)果反饋給寬帶光源。此處的寬帶光源可W設(shè)置多個(gè)，根 據(jù)具體系統(tǒng)的復(fù)雜程度W及對(duì)光源的特點(diǎn)或波長(zhǎng)要求等來設(shè)置，例如僅需要一個(gè)或多個(gè)特 定波長(zhǎng)的光的情況等，此外，也可W設(shè)置多個(gè)該高功率穩(wěn)定性光源，可根據(jù)整個(gè)光纜識(shí)別 系統(tǒng)的需要來設(shè)置，此處并不W此為限。另外，該高功率穩(wěn)定性光源也可W采用其他替代方 式實(shí)現(xiàn)，只要該光源滿足功率高且具有穩(wěn)定性即可，可由多種方案構(gòu)成，例如采用帶功率檢 測(cè)的激光二極管作為上述光源，所述激光二極管分出一部分光作為檢測(cè)光，從激光二極管 某個(gè)引腳讀出此檢測(cè)光的數(shù)值，然后進(jìn)行功率檢測(cè)反饋控制。
[0015] 優(yōu)選地，所述鎖相解調(diào)模塊中，中央控制器通過調(diào)節(jié)所述光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、 光開關(guān)2(第二光開光)的延時(shí)，進(jìn)行輸出光波長(zhǎng)強(qiáng)度鎖定。
[0016] 優(yōu)選地，所述鎖相解調(diào)模塊通過FBG解調(diào)儀解調(diào)來自光纖光柵的反射光，并獲得所 述反射光的參數(shù)，所述參數(shù)至少包括光纖光柵的波長(zhǎng)、光纖光柵的空間位置、反射能量。
[0017] 更為優(yōu)選地，根據(jù)對(duì)光纜中檢測(cè)到的所述光纖光柵的參數(shù)，即可W識(shí)別出具體檢 測(cè)到的是哪一光纖光柵，從而可W獲知其所隸屬的光纜，W及光纜對(duì)應(yīng)的詳細(xì)信息。至于在 數(shù)據(jù)庫(kù)中如何將識(shí)別信息與光纜信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)，W便于捜索查找，則是本領(lǐng)域技術(shù)人 員可W結(jié)合數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中的常規(guī)的方法來實(shí)現(xiàn)的，例如，按照參數(shù)、光纖光柵、光纜名稱 或者光纜編號(hào)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)，也可W是兩個(gè)或多個(gè)光纖光柵的參數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)光纜名稱 或者光纜編號(hào)，即W多個(gè)光纖光柵形成的一個(gè)編碼，對(duì)應(yīng)一個(gè)光纜或者光纖段等，此處并不 W此為本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0018] 此外，本發(fā)明還提供了一種光纜智能識(shí)別方法，應(yīng)用于光纜識(shí)別系統(tǒng)中，所述系統(tǒng) 包括高功率穩(wěn)定性光源、鎖相解調(diào)模塊;所述鎖相解調(diào)模塊包含中央控制器、FBG解調(diào)儀、光 開關(guān)1(第一光開關(guān)）、光開關(guān)2(第二光開光）、待測(cè)光纜，W及設(shè)置在所述光纜中的至少一個(gè) 光纖光柵;所述中央控制器分別與光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、光開關(guān)2(第二光開光)相連;所述 高功率穩(wěn)定性光源與光開關(guān)1 (第一光開關(guān))相連;其特征在于：
[0019] 所述中央控制器控制光開關(guān)1(第一光開關(guān))的延時(shí)，用W調(diào)節(jié)與光開關(guān)1相連的高 功率穩(wěn)定性光源出射光的參數(shù)，所述參數(shù)至少包括脈寬、重復(fù)頻率、波形中的一種；
[0020] 所述中央控制器調(diào)節(jié)光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、光開關(guān)2(第二光開光）的延時(shí)，進(jìn)行 波長(zhǎng)強(qiáng)度鎖定，通過強(qiáng)度鎖定時(shí)兩個(gè)光開關(guān)的延時(shí)W確定光纖光柵位置。
[0021] 優(yōu)選地，所述FBG解調(diào)儀通過光開關(guān)2(第二光開光)接收來自所述光纖光柵的反射 光，并對(duì)該反射光進(jìn)行解調(diào)，將依據(jù)反射光得到的信號(hào)反饋到中央控制器中，實(shí)現(xiàn)中央控制 器對(duì)光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、光開關(guān)2(第二光開光)延時(shí)鎖定的反饋控制。
[0022] 優(yōu)選地，所述FBG解調(diào)儀將反射光進(jìn)行解調(diào)后的參數(shù)發(fā)送至中央控制器，中央控制 器通過將所述參數(shù)與已標(biāo)定的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別對(duì)應(yīng)的光纖光柵，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中捜索與 該光纖光柵對(duì)應(yīng)的光纜編號(hào)。需要指出的是，所述的識(shí)別出的光纖光柵，當(dāng)多個(gè)光纖光柵構(gòu) 成一個(gè)編碼，對(duì)應(yīng)一個(gè)光纜或光纖段時(shí)，一個(gè)光纖光柵可能對(duì)應(yīng)多個(gè)光纜編號(hào)，而該多個(gè)光 纖光柵的不同組合方式，每個(gè)特定組合方式可W對(duì)應(yīng)一個(gè)光纜編碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光纜編號(hào) 的識(shí)別，即，本發(fā)明中，識(shí)別光纜編號(hào)，可W是通過一個(gè)特定的光纖光柵完成，也可W是根據(jù) 兩個(gè)或更多的光纖光柵的組合編碼完成識(shí)別，而具體的編碼方式，可W是利用諸如多個(gè)光 纖光柵的排列組合方式、空間編碼方式，W及其他的本領(lǐng)域中可用的編碼方式，此處并不W 此作為本發(fā)明保護(hù)范圍的限定解讀，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)光纜編號(hào)的唯一標(biāo)定的光纖光柵對(duì)應(yīng)編碼 方式均能夠適用于此。
[0023] 優(yōu)選地，在數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)存已標(biāo)定的光纖光柵參數(shù)，并將所述參數(shù)與光纜編號(hào)對(duì)應(yīng) 存儲(chǔ)；
[0024] 所述參數(shù)至少包括光纖光柵波長(zhǎng)、光纖光柵空間位置、反射能量中的一種。
[0025] 優(yōu)選地，所述光纖光柵設(shè)置的位置應(yīng)該盡量選取在光纜的中間，避免端面反射給 解調(diào)帶來影響，所述光纖光柵的間距應(yīng)該大于溫度W及中屯、波長(zhǎng)的變化產(chǎn)生的解調(diào)誤差的 最大值。
[0026] 優(yōu)選的，波長(zhǎng)強(qiáng)度鎖定可W采取步進(jìn)的方式，即依據(jù)設(shè)置的光纖光柵波長(zhǎng)，設(shè)置一 起始延時(shí)，按照一預(yù)設(shè)的步長(zhǎng)，逐漸改變延時(shí)，W進(jìn)行波長(zhǎng)測(cè)試;或者，根據(jù)預(yù)設(shè)的光纖光柵 的固有波長(zhǎng)，從最小波長(zhǎng)或最大波長(zhǎng)開始，根據(jù)已存儲(chǔ)的設(shè)置的光纖光柵的波長(zhǎng)長(zhǎng)度，逐個(gè) 進(jìn)行對(duì)應(yīng)的延時(shí)控制，W實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)測(cè)試。
[0027] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：
[0028] 1、可W實(shí)現(xiàn)對(duì)單根光纜中的不同段光纖進(jìn)行有效識(shí)別，并且識(shí)別精度高，可W自 動(dòng)識(shí)別對(duì)應(yīng)的光纜倍息，大大提局了識(shí)別精度；
[0029] 2、識(shí)別容量大，可W兼顧對(duì)不同支路的識(shí)別，W及對(duì)各支路上不同段的光纖的識(shí) 別；
[0030] 3、無(wú)需增加額外的第Ξ方識(shí)別設(shè)備，在有效提高識(shí)別精度的情況下，大大節(jié)省成 本。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明一【具體實(shí)施方式】的光纜識(shí)別器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033] 其中；
[0034] 圖1中的標(biāo)記為：
[00巧]1-寬帶光源、2-分束器、3-探測(cè)器、4-光開關(guān)1、5-禪合器、6-光纜、7-光纜識(shí)別器、 8-光開關(guān)2、9-FBG解調(diào)儀、10-中央控制器。
[0036] 圖2中的標(biāo)記為：
[0037] 21-光纜、22-光纖光柵。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具 體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，下述具體實(shí)施例或【具體實(shí)施方式】，是本 發(fā)明為進(jìn)一步解釋具體的
【發(fā)明內(nèi)容】
而列舉的一系列優(yōu)化的設(shè)置方式，而該些設(shè)置方式之間 均是可W相互結(jié)合或者相互關(guān)聯(lián)使用的，除非在本發(fā)明明確提出了其中某些或某一具體實(shí) 施例或?qū)嵤┓绞綗o(wú)法與其他的實(shí)施例或?qū)嵤┓绞竭M(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)置或共同使用。同時(shí)，下述的 具體實(shí)施例或?qū)嵤┓绞絻H作為最優(yōu)化的設(shè)置方式，而不作為限定本發(fā)明的保護(hù)范圍的理 解。
[0039] W下通過各個(gè)具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的可供優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)闡述。W 下在各具體實(shí)施例中所設(shè)及到的各具體參數(shù)數(shù)值，僅作為例舉而用，W方便對(duì)本發(fā)明實(shí)施 方式的解釋說明，并不作為本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0040] 需要聲明的是，本說明書、附圖或權(quán)利要求書中記載的第一光開關(guān)即為上述光開 關(guān)1，第二光開關(guān)即為上述光開關(guān)2,它們均對(duì)應(yīng)同一功能部件或功能裝置。
[0041 ] 實(shí)施例1
[0042] 在一具體的實(shí)施方式中，如圖1所示，本發(fā)明提出的光纜智能識(shí)別系統(tǒng)及其對(duì)應(yīng)的 識(shí)別方法，可W如下例子方式實(shí)現(xiàn)：
[0043] 該系統(tǒng)包括至少一個(gè)寬帶光源（1)，分束器(2)，探測(cè)器(3)，第一光開關(guān)/光開關(guān)1 (4)，禪合器(5)，光纜(6)，光纜識(shí)別器(7)，第二光開關(guān)/光開關(guān)2(8)，F(xiàn)BG解調(diào)儀(9)，中央解 調(diào)器(10)。
[0044] 考慮到傳輸?shù)男盘?hào)波長(zhǎng)為1550nm，為了避免影響信號(hào)傳輸，因此該寬帶光源（1)采 用的光源的中屯、波長(zhǎng)為1590nm，輸出功率在20mW左右。分束器(2)是用來分出一部分光源的 光用W監(jiān)控光源是否穩(wěn)定，分光比為90:10,中屯、波長(zhǎng)為1590nm;探測(cè)器(3)為探測(cè)分光器分 出的光，響應(yīng)中屯、波長(zhǎng)為1590nm，由于是探測(cè)的是直流，因此響應(yīng)帶寬僅為3MHz;第一光開 關(guān)/光開關(guān)1 (4)是將直流光源調(diào)制成脈沖輸出的光源，脈寬為20ns，脈沖頻率為20KHZ;禪合 器巧）的作用是將光源的光禪合進(jìn)入光纜，其中屯、波長(zhǎng)為1590nm;光纜(6)為工作介質(zhì)，通信 號(hào)光1550nmW及測(cè)試光1590皿，長(zhǎng)度為20km;光纜識(shí)別器(7)是用來進(jìn)行光纜識(shí)別的關(guān)鍵器 件，在本發(fā)明中是由一組光纖光柵組構(gòu)成，如圖2所示，根據(jù)前面
【發(fā)明內(nèi)容】
的理論的分析與 討論，在本設(shè)計(jì)中采用的光纖光柵采用了 Ξ個(gè)光纖光柵的方案，中屯、波長(zhǎng)分別為1589nm， 1590nm，1591nm，而經(jīng)過計(jì)算，為了區(qū)別各光纖光柵的位置，采用的間隔為1cm;第二光開關(guān)/ 光開關(guān)2(8)是用來檢測(cè)光纖光柵反射脈沖的，參數(shù)取得和第一光開關(guān)/光開關(guān)1(4)一樣； FBG解調(diào)儀是用來解調(diào)光纖光柵波長(zhǎng)的，經(jīng)過計(jì)算和優(yōu)化，本系統(tǒng)中采用的參數(shù)為:波長(zhǎng)范 圍1585nm-1625nm，絕對(duì)波長(zhǎng)精度40pm，功率動(dòng)態(tài)范圍30地m，掃描頻率2.5Hz，波長(zhǎng)分辨率 Ipm;中央控制器采用的是WStm32為核屯、的Arm板，能夠接收來自FBG解調(diào)儀的信號(hào)，同時(shí)發(fā) 出控制信號(hào)控制兩個(gè)光開關(guān)的延時(shí)。
[0045] 實(shí)施例2
[0046] 本發(fā)明的主要原理是通過在光纜中植入光纖光柵組，通過對(duì)光纖光柵特征參數(shù)的 識(shí)別從而構(gòu)成光纜識(shí)別器。如圖2所示，即為本發(fā)明一具體的實(shí)施方式中的一種光纜識(shí)別 器結(jié)構(gòu)，其中21為光纜，22為間距為L(zhǎng)的多個(gè)光纖光柵，光纖光柵的波長(zhǎng)可W設(shè)置為各不相 同，也可設(shè)置為相同或部分相同，只要能實(shí)現(xiàn)編碼的方式，均可w適用于本實(shí)施例中。具體 而言，所述光纜識(shí)別器是由光纜纖忍中植入單個(gè)或者多個(gè)光纖光柵組成，此處光纜識(shí)別器 為一優(yōu)選的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了，能夠植入光纖光柵的任一結(jié)構(gòu)的光纜纖 忍，均能夠作為一光纜識(shí)別器，并且，該光纜識(shí)別器可W是額外在光纜中加入的器件，例如 在一段光纖的接口處等，也可W是在光纜生產(chǎn)之初，就刻寫在光纜中的一個(gè)或多個(gè)光纖光 柵構(gòu)成，即，該光纜識(shí)別器可W是生產(chǎn)之初就與光纜是一體的，也可W是額外器件連接至光 纜中形成的，此處不W上述結(jié)構(gòu)為限，能夠使得光纖光柵嵌入或接入光纜纖忍中，W形成反 射光的任何現(xiàn)有技術(shù)，均能夠適用于此，并均應(yīng)當(dāng)視為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0047] 本發(fā)明中所關(guān)注的光纖光柵參數(shù)主要有W下幾個(gè):光纖光柵的中屯、波長(zhǎng)λ、在光纜 中的位置Ζ、光纖光柵的空間距離L、光纖光柵反射能量Ε。
[0048] 若設(shè)各個(gè)變量的自由度為Ν(λ)、Ν(Ζ)、N(L) W及Ν化），則系統(tǒng)整體的系統(tǒng)容量為 化:化= Ν(λ) XN(Z) XN(L) XN(E)。從運(yùn)里不難看出，提高每個(gè)維度的分辨率可W有效的提 高系統(tǒng)的容量，但是每個(gè)維度的分辨率都不可能無(wú)限小，會(huì)受到很多因素的限制。
[0049] 假如設(shè)入射光的光能量分布為Ε(λ)，運(yùn)個(gè)功率是波長(zhǎng)λ的函數(shù)。3(λ)為正向傳播單 位長(zhǎng)度的損耗系數(shù)，則待測(cè)Ζ處的光能量Ε(ζ，λ)為：
[(Κ)加 ]
[0051]設(shè)光信號(hào)在Ζ處的光纖光柵處反射，則輸入端接收到的光纖光柵的光能量為：
[0化2]
[0053] 其中Ε(λ)為入射光的光能量譜密度，運(yùn)個(gè)可W根據(jù)系統(tǒng)的要求進(jìn)行調(diào)整，例如從 光源設(shè)計(jì)或者濾波器設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整;a(x，Ag)為正向傳播單位長(zhǎng)度的損耗系數(shù)，r(z，Ag)是反 射系數(shù)，(Κχ,λ)是背向散射光單位長(zhǎng)度衰減系數(shù)，運(yùn)Ξ個(gè)參量都是和波長(zhǎng)W及空間位置有 關(guān)的參量，具體數(shù)值可W查閱現(xiàn)有技術(shù)中的相關(guān)文獻(xiàn)。
[0054] 根據(jù)(2)式，可W看出，F(xiàn)BG解調(diào)儀接收到的能量信號(hào)主要受幾方面因素影響：
[0055] 1.受測(cè)試點(diǎn)位置Ζ影響，測(cè)試點(diǎn)所在位置距離越遠(yuǎn)，接收到的信號(hào)越??；
[0056] 2.受E(Ag)的影響，也就是受光源光能量譜的影響；
[0057] 3.受a(x，Ag)W及d(x，Ag)的影響，在常用的情況下。運(yùn)個(gè)主要是受到瑞利散射的影 響，而瑞利散射是和波長(zhǎng)相關(guān)的，其散射光強(qiáng)是和入射波長(zhǎng)的四次方成反比的；
[0058] 4.當(dāng)假設(shè)Eag)W及傳輸損耗不變的情況下，各個(gè)光纖光柵接收到的信號(hào)近似成 指數(shù)關(guān)系。
[0059] 假如每隔一個(gè)延時(shí)周期Δ t測(cè)試一次，那么相當(dāng)于在光纜中分布了η個(gè)測(cè)試點(diǎn)，ii 試點(diǎn)之間的距離為L(zhǎng)，則測(cè)試點(diǎn)的位置為:Zi = iL。則在FBG解調(diào)儀處接收到的測(cè)試點(diǎn)反射光 能量的時(shí)間間隔是：
[0060]
[0061] η(λ3，Τ)為波長(zhǎng)為As的光，在溫度為Τ時(shí)的折射率，也就是受到波長(zhǎng)和溫度的影響。 其中Co是是光在真空中的傳播速度，為3 X 108m/s。
[0062] 根據(jù)上面的式子可W計(jì)算出第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)的反射功率為：
[0066] (4)式，（5)式W及(6)式中關(guān)于重^，人），口^)，(：〇，曰^，人)^及(1^，人)的定義和（1)， (2)式和(3)式相同。
[0067] 式巧)是在測(cè)量第i個(gè)光纖光柵時(shí)的鎖相時(shí)間差。根據(jù)(5)式可W推導(dǎo)出第i個(gè)光纖 光柵的位置，如式(6)所示。運(yùn)個(gè)是本發(fā)明解算的位置信息。從式(6)所示，計(jì)算出的光纖位 置Lu和幾個(gè)因素有關(guān)系，一個(gè)是心1，也就是測(cè)試的時(shí)間，一個(gè)是光纖光柵的色散η(λι)。
[0068] 那么根據(jù)式(6)可W得出第i個(gè)光纖光柵的位置的測(cè)試誤差量為：
[0069]
[0070] 因此運(yùn)里測(cè)試誤差和兩個(gè)因素有關(guān)，dtciW及(1η(λι，Τ)，而dn(、，T)又與及溫 度T相關(guān)。運(yùn)說明在測(cè)試的時(shí)候需要減小兩個(gè)光開關(guān)的測(cè)量時(shí)間誤差W減小dtu，同時(shí)需要 提高FBG解調(diào)儀的精度。同時(shí)運(yùn)里計(jì)算的誤差量和系統(tǒng)在運(yùn)個(gè)維度的容量也是相關(guān)的，為了 能夠區(qū)分出兩個(gè)光纖光柵的位置，則兩個(gè)光纖光柵取的空間間距A L應(yīng)該遠(yuǎn)大于運(yùn)里計(jì)算 的誤差量。也即是：
[0071]
[0072] 同時(shí)從(7巧可W看出，當(dāng)滿足第(9巧的時(shí)候，化。1 = 0
[0073]
[0074] 也即是由于色散的存在，不同位置處的光纖光柵測(cè)得的位置有可能是重合的，因 此本發(fā)明在設(shè)計(jì)光纖光柵的間距的時(shí)候需要考慮到運(yùn)個(gè)問題，同時(shí)光纖的折射率受到光纖 光柵中的傳播波長(zhǎng)w及分布式溫度的影響，而分布式溫度極易受到環(huán)境影響，所w在選取 光纖光柵間距的時(shí)候最好不要取得太小，否則極易受到環(huán)境影響。根據(jù)第(7)式的計(jì)算，可 W估算出在系統(tǒng)選擇的光纖光柵中屯、波長(zhǎng)的范圍內(nèi)，例如從(λ?到λη)，溫度從(Τι到Τη)的 范圍內(nèi)兩個(gè)波長(zhǎng)的測(cè)試誤差的一系列數(shù)據(jù)，找到運(yùn)個(gè)數(shù)組的最大值化ci(max)，那么在取光 纜光柵間距的時(shí)候就應(yīng)該大于化ci(max)，也即是：
[007引 Δ L=max((lLi,dL2, · · · dLn)
[0076]
[0077] 式（10)中，化功在第i組參數(shù)下計(jì)算出的測(cè)量誤差值。
[0078] 基于上述光纖光柵空間間距的要求分析，在W具體的實(shí)施方式中，光纜智能識(shí)別 方法具體可通過W下方式實(shí)現(xiàn)，該方法可適用于一識(shí)別系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)高功 率穩(wěn)定性光源、第一光開關(guān)/光開關(guān)1、第二光開關(guān)/光開關(guān)2、禪合器、FBG解調(diào)儀、光纜識(shí)別 器W及鎖相解調(diào)模塊。
[0079] 在一具體的實(shí)施方式中，所述高功率穩(wěn)定性光源是為了減小在測(cè)試反射能量時(shí)的 誤差而設(shè)計(jì)的一種光源，可由多種方案構(gòu)成。
[0080] 高功率穩(wěn)定性光源與第一光開關(guān)/光開關(guān)1相連，第一光開關(guān)/光開關(guān)1將光源的光 調(diào)制成所需要的特性，例如脈寬，重復(fù)頻率W及波形等參數(shù)，經(jīng)過調(diào)制的光進(jìn)入到禪合器 中，然后通過禪合器連接到待測(cè)光纜中。此處的寬帶光源可W設(shè)置多個(gè)，根據(jù)具體系統(tǒng)的復(fù) 雜程度W及對(duì)光源的特點(diǎn)或波長(zhǎng)要求等來設(shè)置，例如僅需要一個(gè)或多個(gè)特定波長(zhǎng)的光的情 況等，此外，也可W設(shè)置多個(gè)該高功率穩(wěn)定性光源，可根據(jù)整個(gè)光纜識(shí)別系統(tǒng)的需要來設(shè) 置，此處并不W此為限。
[0081] 在一具體的實(shí)施方式中，對(duì)于光柵位置的測(cè)定是通過鎖相解調(diào)模塊進(jìn)行的，此模 塊中，第一光開關(guān)/光開關(guān)1是控制光源出射脈沖的器件，可W對(duì)光源進(jìn)行脈沖調(diào)制，得到一 組參數(shù)可調(diào)的光脈沖。第二光開關(guān)/光開關(guān)2是對(duì)反射W及散射的光進(jìn)行選擇接收的器件， 經(jīng)過第二光開關(guān)/光開關(guān)2選擇接收后的光才能進(jìn)入FBG解調(diào)儀進(jìn)行解調(diào)。同時(shí)運(yùn)兩個(gè)光開 關(guān)可W進(jìn)行同步控制。由于在本系統(tǒng)中對(duì)光纜的識(shí)別需要判斷光纜中光纖光柵的中屯、波 長(zhǎng)，所W需要對(duì)光纖光柵的中屯、波長(zhǎng)進(jìn)行識(shí)別。而對(duì)光纖光柵的中屯、波長(zhǎng)的識(shí)別是通過接 收到的不同波長(zhǎng)的強(qiáng)度進(jìn)行判斷的，因此運(yùn)即是光纖光柵中屯、波長(zhǎng)的強(qiáng)度鎖定，具體實(shí)現(xiàn) 方法是對(duì)FBG解調(diào)儀解調(diào)出的反射光的波長(zhǎng)的強(qiáng)度進(jìn)行判斷，由于光纖光柵在光纜中是一 個(gè)強(qiáng)反射點(diǎn)，因此其反射光在光譜上就會(huì)是一個(gè)尖峰，因此可W設(shè)定某一個(gè)能量闊值Pth，然 后對(duì)解調(diào)出的光譜功率Pi (Zi，Ag)和P化進(jìn)行判斷，當(dāng)Pi (Zi，Ag)大于P化時(shí)，那么此時(shí)的Ag就是 光纖光柵的中屯、波長(zhǎng)，而此時(shí)的zi也即是光纖光柵的位置，而Zi = iL，再結(jié)合式(5)，就可W 通過確定兩個(gè)光開關(guān)的延時(shí)tu得到光纖光柵的位置。
[0082] 波長(zhǎng)強(qiáng)度鎖定可W采取步進(jìn)的方式，即依據(jù)設(shè)置的光纖光柵波長(zhǎng)，設(shè)置一起始延 時(shí)，按照一預(yù)設(shè)的步長(zhǎng)，逐漸改變延時(shí)，W進(jìn)行波長(zhǎng)測(cè)試，也可W根據(jù)預(yù)設(shè)的光纖光柵的固 有波長(zhǎng)，從最小波長(zhǎng)或最大波長(zhǎng)開始，根據(jù)已存儲(chǔ)的設(shè)置的光纖光柵的波長(zhǎng)長(zhǎng)度，逐個(gè)進(jìn)行 對(duì)應(yīng)的延時(shí)控制，W實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)測(cè)試。
[0083] 在一具體的實(shí)施方式中，鎖相解調(diào)模塊是有中央控制器，第一光開關(guān)/光開關(guān)1和 第二光開關(guān)/光開關(guān)及FBG解調(diào)儀構(gòu)成。具體的工作模式是將FBG解調(diào)儀的信號(hào)反饋到中 央控制模塊中，而中央控制器可W控制兩個(gè)光開關(guān)的延時(shí)，通過中央控制器進(jìn)行判斷此延 時(shí)所產(chǎn)生的FBG解調(diào)儀的信號(hào)是否是光纖光柵所反饋的信號(hào)。從而實(shí)現(xiàn)反饋控制，進(jìn)行延時(shí) 鎖定。
[0084] 在一具體的實(shí)施方式中，所述鎖相解調(diào)模塊包括第二光開關(guān)/光開關(guān)2，F(xiàn)BG解調(diào)儀 W及中央控制器，F(xiàn)BG解調(diào)儀是解調(diào)出反射光的波長(zhǎng)W及強(qiáng)度，第二光開關(guān)/光開光2是解調(diào) 出接收到的光脈沖相對(duì)于入射光脈沖的延時(shí)，運(yùn)Ξ個(gè)參數(shù)被送至中央控制器，中央控制器 將運(yùn)幾個(gè)參數(shù)和W前標(biāo)定的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，從而在數(shù)據(jù)庫(kù)中找到光纜的編號(hào)。根據(jù)對(duì)光纜 中檢測(cè)到的所述光纖光柵的參數(shù)，即可W識(shí)別出具體檢測(cè)到的是哪一光纖光柵，從而可W 獲知其所隸屬的光纖，W及光纖對(duì)應(yīng)的詳細(xì)信息。至于在數(shù)據(jù)庫(kù)中如何將識(shí)別信息與光纜 信息進(jìn)行對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)，W便于捜索查找，則是本領(lǐng)域技術(shù)人員可W結(jié)合數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中的常 規(guī)的方法來實(shí)現(xiàn)的，例如，按照參數(shù)、光纖光柵、光纜名稱或者光纜編號(hào)進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)， 也可W是兩個(gè)或多個(gè)光纖光柵的參數(shù)對(duì)應(yīng)一個(gè)光纜名稱或者光纜編號(hào)，即W多個(gè)光纖光柵 形成的一個(gè)編碼，對(duì)應(yīng)一個(gè)光纜或者光纖段等，此處并不W此為本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0085] W上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤(rùn)飾也 應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種光纜智能識(shí)別系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括高功率穩(wěn)定性光源、鎖相解調(diào)模 塊、耦合器、光纜、光纜識(shí)別器； 所述鎖相解調(diào)模塊用于對(duì)光纖位置進(jìn)行測(cè)定，包含中央控制器、FBG解調(diào)儀、光開關(guān)1 (第一光開關(guān))、光開關(guān)2(第二光開光)； 所述中央控制器接收FBG解調(diào)儀的反饋信號(hào)，所述中央控制器分別與光開關(guān)1(第一光 開關(guān)）、光開關(guān)2 (第二光開光)相連； 所述高功率穩(wěn)定性光源與光開關(guān)1(第一光開關(guān))相連，光開關(guān)1(第一光開關(guān)）用于對(duì)高 功率穩(wěn)定性光源的出射光進(jìn)行調(diào)制； 所述光開關(guān)1 (第一光開關(guān)）、光開關(guān)2 (第二光開光)分別與親合器相連； 所述光纜識(shí)別器是由光纜纖芯中植入單個(gè)或者多個(gè)光纖光柵組成。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述高功率穩(wěn)定性光源包含寬帶光源、分 束器和探測(cè)器，所述寬帶光源與分束器連接，所述分束器分別與光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、探 測(cè)器連接； 以及所述探測(cè)器將探測(cè)結(jié)果反饋給寬帶光源。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述鎖相解調(diào)模塊中，中央控制器通過調(diào) 節(jié)所述光開關(guān)1 (第一光開關(guān)）、光開關(guān)2 (第二光開光)的延時(shí)，進(jìn)行輸出光波長(zhǎng)強(qiáng)度鎖定。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于:所述鎖相解調(diào)模塊通過FBG解調(diào)儀解調(diào)來 自光纖光柵的反射光，并獲得所述反射光的參數(shù)，所述參數(shù)至少包括光纖光柵的波長(zhǎng)、光纖 光柵的空間位置、反射能量。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于:采用帶功率檢測(cè)的激光二極管作為上述光 源，所述激光二極管分出一部分光作為檢測(cè)光，從激光二極管某個(gè)引腳讀出此檢測(cè)光的數(shù) 值，然后進(jìn)行功率檢測(cè)反饋控制。6. -種光纜智能識(shí)別方法，應(yīng)用于光纜識(shí)別系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括高功率穩(wěn)定性光源、鎖 相解調(diào)模塊;所述鎖相解調(diào)模塊包含中央控制器、FBG解調(diào)儀、光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、光開 關(guān)2(第二光開光）、待測(cè)光纜，以及設(shè)置在所述光纜中的至少一個(gè)光纖光柵;所述中央控制 器分別與光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、光開關(guān)2 (第二光開光)相連;所述高功率穩(wěn)定性光源與光 開關(guān)1 (第一光開光)相連;其特征在于： 所述中央控制器控制光開關(guān)1(第一光開關(guān)）的延時(shí)，用以調(diào)節(jié)與光開關(guān)1(第一光開光） 相連的高功率穩(wěn)定性光源出射光的參數(shù)，所述參數(shù)至少包括脈寬、重復(fù)頻率、波形中的一 種； 所述中央控制器調(diào)節(jié)光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、光開關(guān)2(第二光開光）的延時(shí)，進(jìn)行波長(zhǎng) 強(qiáng)度鎖定，通過強(qiáng)度鎖定時(shí)兩個(gè)光開關(guān)的延時(shí)以確定光纖光柵位置。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述FBG解調(diào)儀通過光開關(guān)2 (第二光開光） 接收來自所述光纖光柵的反射光，并對(duì)該反射光進(jìn)行解調(diào)，將依據(jù)反射光得到的信號(hào)反饋 到中央控制器中，實(shí)現(xiàn)中央控制器對(duì)光開關(guān)1(第一光開關(guān)）、光開關(guān)2(第二光開光)延時(shí)鎖 定的反饋控制。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述FBG解調(diào)儀將反射光進(jìn)行解調(diào)后的參 數(shù)發(fā)送至中央控制器，中央控制器通過將所述參數(shù)與已標(biāo)定的參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，識(shí)別對(duì)應(yīng)的 光纖光柵，并在數(shù)據(jù)庫(kù)中搜索與該光纖光柵對(duì)應(yīng)的光纜編號(hào)。9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:在數(shù)據(jù)庫(kù)中預(yù)存已標(biāo)定的光纖光柵參數(shù)， 并將所述參數(shù)與光纜編號(hào)對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)； 所述參數(shù)至少包括光纖光柵波長(zhǎng)、光纖光柵空間位置、反射能量這三個(gè)參數(shù)中的任意 一種。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于:所述光纖光柵設(shè)置的位置應(yīng)該盡量選取 在光纜的中間，避免端面反射給解調(diào)帶來影響，所述光纖光柵的間距應(yīng)該大于由溫度以及 中心波長(zhǎng)的變化導(dǎo)致的解調(diào)誤差的最大值。11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于： 波長(zhǎng)強(qiáng)度鎖定可以采取步進(jìn)的方式，即依據(jù)設(shè)置的光纖光柵波長(zhǎng)，設(shè)置一起始延時(shí)，按 照一預(yù)設(shè)的步長(zhǎng)，逐漸改變延時(shí)，以進(jìn)行波長(zhǎng)測(cè)試;或者，根據(jù)預(yù)設(shè)的光纖光柵的固有波長(zhǎng)， 從最小波長(zhǎng)或最大波長(zhǎng)開始，根據(jù)已存儲(chǔ)的設(shè)置的光纖光柵的波長(zhǎng)長(zhǎng)度，逐個(gè)進(jìn)行對(duì)應(yīng)的 延時(shí)控制，以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)測(cè)試。
【文檔編號(hào)】G01D5/26GK105823494SQ201610153330
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月17日
【發(fā)明人】毛志松, 白金剛, 薛鵬, 朱惠君
【申請(qǐng)人】北京中科光訊科技有限公司