[发明专利]具有二次屏蔽的低噪声抗干扰光时域反射仪

说明书

技术领域

本发明属于光纤测试领域，涉及一种低噪声抗干扰光时域反射仪。

背景技术

光时域反射仪OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)是利用光线在光纤中传输时的瑞利散射和菲涅尔反射所产生的背向散射而制成的精密的光电一体化仪表，可进行光纤长度、光纤的传输衰减、接头衰减和故障定位等的测量。广泛应用于光缆线路的维护、施工之中。

随着测量需求的提升，对大动态范围的需求更加增大，光时域反射仪的动态范围越大，其测试和评估的距离范围也越大，成为光时域反射仪核心指标之一。传统的光时域反射仪，提升测量的动态范围，一是提高脉冲激光器的脉宽和峰值功率，二是提升探测微弱光信号的灵敏度。由于目前大功率脉冲激光器的最大脉冲宽度和峰值功率都已经使用到上限，提升动态范围重点在提升探测微弱光信号的灵敏度，由于要检测的最小光信号非常微弱，容易被干扰或被噪声淹没，不能得到有效地测量信号。

光时域反射仪OTDR的工作过程是：光接收器根据接收的不同光信号，产生正比于光信号强度的电流，即被测信号。电流信号经过电流电压转换器转化成电压信号，此电压信号比较微弱，必须进行放大。通过放大，达到目前A/D转换器可以转换的信号强度。被测信号滤波作用，除去各个环节产生的噪声，使最终进入A/D转换器的信号真实地反映被测信号。目前业界通用做法，是被测信号进入A/D转换器前，先将被测信号放大再接滤波网络。但由于要检测的最小光信号非常微弱，容易被干扰或被噪声淹没，无法得到有效地测量信号，导致探测微弱光信号的灵敏度不能保证。如何提升最小微弱光信号检测有效信号成为科研人员探究的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供一种具有二次屏蔽的低噪声抗干扰光时域反射仪，能够有效降低噪声和抗干扰，保证最小微弱光信号检测上有效信号范围大为扩展，使在不增加脉冲激光器的脉宽和峰值功率的前提下，提升提高采集信号的动态范围和性能。

其技术方案为：

具有二次屏蔽的低噪声抗干扰光时域反射仪，包括脉冲激光发射部分和光接收处理部分，脉冲激光发射部分有可控选择导通的多个脉冲激光控制器组成，光接收处理部分包括光探测器、电流电压转换器电路、信号放大器、A/D转换器，其中：电流电压转换器电路和信号放大器置于同一屏蔽罩内，同时光探测器置于所述屏蔽罩内，并且光探测器自身也具有屏蔽罩，电流电压转换器电路和信号放大器所在的屏蔽罩，与光探测器屏蔽罩组成二次屏蔽。

进一步，所述电流电压转换器电路为可变增益的电流电压转换器电路，其中包含滤波网络。

更进一步，所述可变增益电流电压转换器电路，包含与所述增益相匹配的滤波网络。

所述可变增益电流电压转换器电路，其中设置可控制选通的模拟开关或继电器，来选通与所述增益相匹配的滤波网络。

所述可变增益电流电压转换器电路，包括放大器、决定增益的电阻RA、与所述增益相匹配的滤波网络，三者并联。

所述与增益相匹配的滤波网络，由电阻RB、电阻RC，电容CA和高速二极管DA组成，其中高速二极管DA与电阻RB串联，然后再与与电容CA并联；电阻RC一端串接在高速二极管DA与电阻RB之间，一端接地。

其中，在相对高增益滤波网络中，增益的电阻RA为4.5-5.5M、电容CA为0.3-0.6p、电阻RB为40-55K、RC为1.5-2.5K。

其中，在相对低增益滤波网络中，增益电阻RA为8-12K、电容CA为2-4p、电阻RB为4-6K、RC为150-200Ω。

即电流电压转换器电路中，设可控制选通的模拟开关或继电器来选通一组或者几组带有不同滤波网络单元的通路，通路中有控制增益的电阻和相应匹配的滤波元器件；换句话，在进行电流电压转换的同时，进行滤波。电流电压转换增益不同，那么相应匹配的滤波网络也就不同。两者是并联的，同时进行。图中看到，滤波网络的单元网络结构基本相同，但各滤波网络中的元器件的数值不同。

换言之，滤波网络由多个滤波网络单元组成，其基本电路结构相同，各元器件的数值变化。可控制选通的模拟开关或继电器来选通一组或者几组带有不同滤波网络单元的通路，通过组合，有限的单元电路能够产生相对比较多的通路组合。达到利用有限的器件实现较多电路的组合效果。

所述带不同滤波网络的可变增益电流电压转换器，是用低噪声远端放大器组成，其电路中设有可控制选通的模拟开关或继电器，来选通带有不同滤波网络的通路，通路中有控制增益的电阻和相应匹配的滤波电容。

本发明与现有技术相比，其优点是：