[发明专利]用于光纤熔丝效应的监测系统及方法

摘要

一种用于光纤熔丝效应的监测系统及方法，包括：激光模块、线性扫频光源模块、光功率注入模块、马赫‐曾德尔干涉仪模块、光电探测和数据采集模块，以及反馈控制模块，其中：线性扫频光源模块产生的扫频光进入马赫‐曾德尔干涉仪模块内，分成探测光和参考光；激光模块产生的光信号与探测光在光功率注入模块耦合后进入待测光纤链路，其向光功率注入模块返回的信号光进入马赫‐曾德尔干涉仪模块与调整后的参考光进行干涉拍频，并输入光电探测和数据采集模块；反馈控制模块控制激光模块；数据采集模块进行后期数据处理，判断光纤熔丝效应的发生并计算得到故障点定位；本发明快速准确，能够准确判断被破坏光纤的长度与位置。

主权项

1.一种用于光纤熔丝效应的监测系统的监测方法，其特征在于，所述的监测系统包括：激光模块、线性扫频光源模块、光功率注入模块、马赫‑曾德尔干涉仪模块、光电探测和数据采集模块，以及反馈控制模块，其中：线性扫频光源模块产生的扫频光进入马赫‑曾德尔干涉仪模块内，分成探测光和参考光；激光模块产生的光信号与探测光在光功率注入模块耦合后进入待测光纤链路，待测光纤链路向光功率注入模块返回的信号光进入马赫‑曾德尔干涉仪模块与调整后的参考光进行干涉拍频，并输入光电探测和数据采集模块；反馈控制模块根据光电探测和数据采集模块的结果控制激光模块；所述的信号光为背向散射光或反射光；所述的线性扫频光源模块包括：射频信号发生器、依次相连的窄线宽光纤激光器、强度调制器和带通滤波器，其中：射频信号发生器通过强度调制器将扫频信号调制到窄线宽光纤激光器产生的种子光上；所述的光电探测和数据采集模块包括：依次相连的平衡光电探测器和数据采集卡，其中：平衡光电探测器对输入的光信号进行光电转换，数据采集卡采集转换后的模拟信号进行数字转换以用于后期数据处理；所述的反馈控制模块为TTL信号发生器，该TTL信号发生器内置用于判断光纤熔丝效应的判决程序，即当待测光纤链路的熔断效应触发时，拍频强度减弱且明显向高频方向移动，反馈控制模块以此提取反馈信号，控制TTL信号发生器产生电平信号以关闭高功率激光器；所述的监测方法，通过预置射频信号发生器、窄线宽光纤激光器和带通滤波器的对应参数，检测马赫‑曾德尔干涉仪模块输出的参考光与待测光纤链路返回的信号光的干涉拍频变化，并通过数据采集卡采集到的时域信号进行傅里叶变换，得到沿待测光纤链路的分布式背向散射信号，从而探测光纤熔丝效应的发生并通过反馈控制模块关闭高功率激光器；计算得到光纤熔丝效应发生时故障点的实时位置，从而实现对光纤熔丝效应发生的故障点进行定位；所述的对应参数具体是指：射频信号发生器的扫频范围、扫频速度和扫频周期；窄线宽光纤激光器的工作波长；带通滤波器的中心波长和带宽；所述的故障点的实时位置其中：Z₀为故障点的初始位置，n为探测到光纤熔丝效应发生后的总采样次数，f_Doppler,i为实时的多普勒频移量，c为真空中光速，n_eff为所测光纤的反射系数，f₀为扫频光源的中心频率。