專利名稱：拉曼散射實現(xiàn)光纜故障點精確定位的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纜故障點精確定位方法，具體是用拉曼散射實現(xiàn)光纜故障 點精確定位的方法。
背景技術(shù)：
雖然現(xiàn)在的光纜已經(jīng)做得足夠結(jié)實，但是在發(fā)生狂風(fēng)暴雨、山石坍塌、動物啃咬、 施工作業(yè)等情況時很容易導(dǎo)致光纜故障。一旦發(fā)現(xiàn)光纜故障，維護人員必須馬上找到故障 點，進行檢修工作。目前，維護人員一般使用基于瑞利散射的光時域反射儀來定位光纜故障 點。光時域反射儀通過在光纖中注入窄脈沖寬度的激光信號，檢測光纖中背向反射的瑞利 散射光功率信號，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和信號處理，得到光纖中每一點的距離和衰減或反射等特 征信息。維護人員可以根據(jù)測得的光纖時域反射特性曲線上的異常事件精確確定光纖故障 點距離光纜起點的長度，但卻很難精確定位光纜故障點的位置。原因在于首先，在制造光纜的過程中，光纜纜皮的收縮將會使光纜中各根光纖有不同程度的微 小彎曲，光纜的長度并不等于每根光纖的長度，如圖1所示。特別是光纜長度越長，光纜長 度與纜中光纖長度的差別越不可忽略，另外，不同的光纜可能會有不同的絞縮率，因此，使 用光時域反射儀定位光纜故障點會產(chǎn)生較大的誤差。
其次，絕大多數(shù)的光纜在布線時都不是直線，而是復(fù)雜多變的線段，并且實際施工 時會在各個節(jié)點附近留有幾米 幾十米不定的光纜裕量，以方便日后的線路維修，這也給 光纜故障點的精確定位帶來困難。如果故障點出現(xiàn)在節(jié)點或者附近，那么根據(jù)光纜布線竣 工圖紙上的路由標識可以比較精確確定光纜故障點的位置，但若是故障點出現(xiàn)在節(jié)點中間 而且節(jié)點間距較長時,或者故障點在野外時,或者故障點在海底時,很難精確定位光纜故障 點。
最后，實際施工時，在竣工圖紙上用于定位的光纜路由標識不可能太短，定位參考 物不會太多也不一定足夠準確，因此，整個線路的定位精度不夠高，例如，陸地光纜的定位 誤差一般為40米 50米，甚至更大，而海底光纜的定位誤差一般為幾百米 幾千米。
使用常規(guī)的基于瑞利散射的光時域反射儀并配合竣工圖紙，確實可以定位光纜故 障點的位置，但其定位精確度不夠，誤差較大，會給光纜故障搶通工作帶來很多不便，搶通 時間長，維修成本高，效率低。本發(fā)明使用基于拉曼散射原理的光時域反射儀，利用反斯托 克斯拉曼散射的溫度敏感特性，配合升溫、測試、比較、逼近等步驟，最終實現(xiàn)光纜故障點的 精確定位。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種拉曼散射實現(xiàn)光纜故障點精確定位的方法，該方法在不破壞光纜 的情況下，通過有限的幾次探測，最終實現(xiàn)光纜故障點的精確定位。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是拉曼散射實現(xiàn)光纜故障點精確定位的方法，它是采用基于拉曼散射原理的光時域反射技術(shù)，由被測光纜的某根光纖中的背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信號所攜帶的光纖位置特征信息，初步確定光纖故障點的位置，并以光纖故障點的距離乘以一個809Γ90% 的系數(shù)作為光纜故障點的位置。在此點對光纜升溫，由于拉曼散射的溫度效應(yīng)，將得到此處光纜所對應(yīng)的光纖位置，通過不斷的與光纖故障點位置相比較和不斷的使探測點逼近故障點，最終使探測點與故障點重合，從而達到精確定位光纜故障點的目的。
具體方法包括如下步驟(1)采用拉曼散射的光時域反射儀，利用被測光纖中背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信號，得到光纖中各點的位置特征信息，形成光纖鏈路的衰減和反射事件特性曲線.-^4 ，(2)根據(jù)曲線中異常事件點的位置確定光纖故障點的位置；記光纖故障點與測量地點的距離為光纖故障點距離L，記光纖故障點處對應(yīng)的光纜位置為G點；(3)在光纖故障點距離809Γ90%處的光纜上取一點作為初始探測點D1，在此點使用升溫設(shè)備，使光纜溫度逐漸升高，使光纜溫度比環(huán)境溫度高30°C 90°C，并不斷測量與記錄升溫過程中的曲線，直至在曲線中找到探測點處所對應(yīng)的光纖升溫點；(4)在升溫特征曲線中，確定光纖升溫點位置，記此處的光纖長度為LI，記此處的光纜位置為Zl點；(5)將光纖故障點位置L減去光纜初始探測點所對應(yīng)的光纖位置LI，得到故障點和探測點之間的光纖長度L-Ll ；(6)以初始探測點為起點，在(L-Ll)X (80°/Γ90%)處，取光纜的一點為第二探測點D2 ； 重復(fù)(3) (4) (5)中的升溫、測試、定位和比較步驟，得到一系列的探測點Dl，D2，…，Dn 所對應(yīng)的光纖升溫點長度LI，L2，…，Ln以及光纜位置Z1，Z2，…，Zn，直到第(5)步中發(fā)現(xiàn)光纜故障點和探測點之間的光纖長度L-Ln為零，此時升溫探測點與光纜故障點重合， 即可實現(xiàn)光纜故障點的精確定位。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用反斯托克斯拉曼散射光的溫度敏感特性，通過有限次數(shù)的升溫測試，使探測點逐漸逼近光纜故障點，最終實現(xiàn)光纜故障點的精確定位。使用本方法，不僅可以在施工時省去繁瑣的資料記錄和復(fù)雜的計算，還可以在發(fā)生光纜故障后進行搶修時縮短故障時間，節(jié)省維修成本，提高搶修效率。


圖1基于拉曼散射的光時域反射儀測得的光纖鏈路曲線圖2帶故障點信息的光纖鏈路曲線圖3探測點升溫后的光纖鏈路曲線圖4逼近過程中探測點升溫后光纖鏈路曲線圖5探測點與故障點重合時的升溫后光纖鏈路曲線具體實施方式
本發(fā)明提供一 種光纜故障點精確定位方法，它采用基于拉曼散射原理的光時域反射技術(shù)，由被測光纜的某根光纖中的背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信號所攜帶的光纖位置特征信息，初步確定光纖故障點的位置，并以光纖故障點的距離乘以一個809Γ90%的系數(shù)作為光纜故障點的位置。在此點對光纜升溫，由于拉曼散射的溫度效應(yīng)，將得到此處光纜所對應(yīng)的光纖位置，通過不斷的與光纖故障點位置相比較和不斷的使探測點逼近故障點，最終使探測點與故障點重合，從而達到精確定位光纜故障點的目的。
本發(fā)明所述的光纜故障點精確定位方法，包括以下步驟(I)基于拉曼散射的光時域反射儀，利用被測光纖中背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信號，得到光纖中各點的位置特征信息，形成光纖鏈路的衰減和反射事件特性曲線， 如圖1所示，I為鏈路中的衰減時間，2為鏈路端面菲涅爾反射事件。
(2)根據(jù)曲線中異常事件點的位置確定光纖故障點的位置。記光纖故障點與測量地點的距離為光纖故障點距離L，記光纖故障點處對應(yīng)的光纜位置為G點，如圖2所示。
(3)在光纖故障點距離約90%處的光纜上取一點作為初始探測點D1，在此點使用升溫設(shè)備，使光纜溫度逐漸升高，至少使光纜溫度比環(huán)境溫度高30°C (為防止光纜損壞，光纜的絕對溫度不應(yīng)超過150°C )，并不斷測量與記錄升溫過程中的曲線，直至在曲線中找到探測點處所對應(yīng)的光纖升溫點；(4)在升溫特征曲線中，確定光纖升溫點位置，記此處的光纖長度為LI，記此處的光纜位置為Zl點，如圖3所示；(5)將光纖故障點位置L減去光纜初始探測點所對應(yīng)的光纖位置LI，得到故障點和探測點之間的光纖長度L-LI。
(6)以初始探測點為起點，在(L-Ll) X90%處，取光纜的一點為第二探測點D2，如圖4所示。重復(fù)(3) (4) (5)中的升溫、測試、定位和比較步驟，得到一系列的探測點D1， D2，…，Dn所對應(yīng)的光纖升溫點長度LI，L2，…，Ln以及光纜位置Zl，Z2，…，Zn，直到第(5)步中發(fā)現(xiàn)光纜故障點和探測點之間的光纖長度L-Ln為零，此時升溫探測點Zn與光纜故障點G重合，如圖5 所示，即可實現(xiàn)光纜故障點的精確定位。
權(quán)利要求
1.拉曼散射實現(xiàn)光纜故障點精確定位的方法，其特征是包括如下步驟(1)采用拉曼散射的光時域反射儀，利用被測光纖中背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信號，得到光纖中各點的位置特征信息，形成光纖鏈路的衰減和反射事件特性曲線.-^4 ，(2)根據(jù)曲線中異常事件點的位置確定光纖故障點的位置；記光纖故障點與測量地點的距離為光纖故障點距離L，記光纖故障點處對應(yīng)的光纜位置為G點；(3)在光纖故障點距離809Γ90%處的光纜上取一點作為初始探測點D1，在此點使用升溫設(shè)備，使光纜溫度逐漸升高，使光纜溫度比環(huán)境溫度高30°C 90°C，并不斷測量與記錄升溫過程中的曲線，直至在曲線中找到探測點處所對應(yīng)的光纖升溫點；(4)在升溫特征曲線中，確定光纖升溫點位置，記此處的光纖長度為LI，記此處的光纜位置為Zl點；(5)將光纖故障點位置L減去光纜初始探測點所對應(yīng)的光纖位置LI，得到故障點和探測點之間的光纖長度L-Ll ；(6)以初始探測點為起點，在(L-Ll)X (80°/Γ90%)處，取光纜的一點為第二探測點D2 ； 重復(fù)(3) (4) (5)中的升溫、測試、定位和比較步驟，得到一系列的探測點Dl，D2，…，Dn 所對應(yīng)的光纖升溫點長度LI，L2，…，Ln以及光纜位置Z1，Z2，…，Zn，直到第(5)步中發(fā)現(xiàn)光纜故障點和探測點之間的光纖長度L-Ln為零，此時升溫探測點與光纜故障點重合， 即可實現(xiàn)光纜故障點的精確定位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中光纜初始探測點的距離可為光纖故障點距離的90%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(3)中光纜探測點升高溫度可比環(huán)境溫度高30 V，絕對溫度不超過150 V。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(6)中下一個光纜探測點的位置可定為上一個探測點與實際故障點的距離的90%。
全文摘要
本發(fā)明提供一種拉曼散射實現(xiàn)光纜故障點精確定位的方法，它采用光時域反射技術(shù)，采集光纜中有故障光纖背向反射的反斯托克斯拉曼散射光功率信號，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換和數(shù)字信號處理，得到光纖中各點的位置特征信息，形成光纖鏈路的衰減和反射事件特性曲線。根據(jù)曲線中異常事件點的位置精確定位光纖故障點的位置。再利用反斯托克斯拉曼散射光的溫度敏感特性，在距離光纖故障點80%~90%處選擇一個光纜探測點，使光纜溫度升高，得到此時的光纖鏈路特性曲線。根據(jù)升溫后的光纖鏈路曲線中的升溫事件特征，可準確定位光纜升溫點處的光纖位置，并得到光纜升溫點和光纜故障點之間的光纖段長度。通過有限次數(shù)的光纜升溫、測試和比較操作，不斷縮短光纜升溫點和光纜故障點之間的光纖段長度，使探測點不斷向故障點逼近，直到升溫點與故障點完全重合，最終實現(xiàn)光纜故障點的精確定位。
文檔編號G01M11/00GK103048117SQ20121057285
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者周曉偉, 倪演海, 張超, 蘇寧 申請人:桂林聚聯(lián)科技有限公司