СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ Российский патент 1995 года по МПК G01R31/08 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения расстояния до места повреждения кабеля с металлическими элементами.

Известен способ определения расстояния до места повреждения оптического кабеля заключающийся в том, что к поврежденному оптическому волокну подключают оптический рефлектометр, в оптическое волокно вводят в последовательность зондирующих оптических импульсов, регистрируют характеристику обратного рассеяния оптического волокна и по интервалу времени между моментами регистрации зондирующего и отраженного в месте повреждения оптического сигнала определяют расстояние до места повреждения. В этом случае, погрешность определения места повреждения обусловлена погрешностью отсчета расстояния вдоль трассы прокладки. Длина регенерационного участка волоконно-оптической линии связи может достигать 10.100 км и более [1]
При таких больших расстояниях и погрешность отсчета, обусловленная нелинейностью прокладки кабеля, велика. Необходимо уточнение места повреждения кабеля с поверхности земли.

Известен способ определения места повреждения оптического кабеля с металлическими элементами, заключающийся в том, что в оптическое волокно вводят последовательность зондирующих оптических импульсов и регистрируют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, по которой определяют расстояние до места повреждения оптического волокна. Перемещают над кабелем вдоль трассы прокладки источник импульсов направленного электромагнитного излучения, который через канал связи синхронизируют с приемником импульсов. На вход приемника поступают импульсы, наводимые в токопроводящей цепи кабеля источником импульсов направленного электромагнитного излучения. Регистрируют эти импульсы, измеряют интервал времени между этими импульсами и синхроимпульсами, поступающими через канал связи. По значению этого интервала времени определяют расстояние до места нахождения источника импульсов направленного электромагнитного излучения. Перемещают источник импульсов направленного электромагнитного излучения, сравнивают два измеряемых расстояния и определяют место повреждения по точке местоположения источника импульсов направленного электромагнитного излучения, в которой измеряемые расстояния равны. Однако, поскольку измеряемые величины не одинаковы, погрешность определения мест повреждения данным способом велика.

Во-первых, из-за свободной укладки оптических волокон в модульных трубках или пазах фигурного сердечника и запаса оптического волокна в муфтах, длина оптического волокна не равна длине токопроводящей цепи в кабеле. Во-вторых, расстояние, определяемое по интервалу времени между синхроимпульсами и наводимыми в токопроводящей цепи кабеля, существенно отличается от расстояния, отсчитываемого вдоль трассы кабеля. Действительно, измеряемый интервал времени t₃ равен
t₃ L_т/U_т L_к/U_к, где L_т расстояние от приемника импульсов до источника направленного электромагнитного излучения вдоль токопроводящей цепи кабеля;
L_к то же, но по каналу связи;
U_т/U_к скорости распространения импульсов в токопроводящей цепи и канале связи, соответственно.

В случае прокладки кабеля в земле, учитывая реальные длины регенерационных участков волоконно-оптических линий связи (10.100 км), при перемещении источника импульсов направленного электромагнитного излучения над кабелем по поверхности земли, возможность подключения к оптическому кабелю исключена. Требуемый канал связи можно организовать только средствами радиосвязи. Учитывая свойства радиоканала, при перемещении приемопередающих антенн его фазовые характеристики нестабильны, т.е. скорость распространения импульсов в канале связи при перемещении источника излучения не будет постоянной. Кроме того, определяемая как кратчайшее расстояние между приемопередающими антеннами длина канала связи L_к, учитывая реальную нелинейную конфигурацию трассы прокладки кабелей, существенно отличается от расстояния, отсчитываемого вдоль трассы. Как следствие, отношение L_к/U_к и t₃ не пропорциональны расстоянию до места положения источника импульсов направленного электромагнитного излучения, отсчитываемому вдоль кабеля. Соответственно это расстояние по значению t₃ определяется с существенной ошибкой.

Целью изобретения является повышение точности определения места повреждения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения места повреждения оптического кабеля с металлическими элементами, заключающегося в том, что в оптическое волокно вводят последовательность зондирующих оптических импульсов и регистрируют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, над кабелем вдоль трассы прокладки перемещают источник импульсов направленного электромагнитного излучения, регистрируют импульсы, наводимые в токопроводящей цепи оптического кабеля и по местоположению источника импульсов направленного электромагнитного излучения определяют место повреждения оптического кабеля, на характеристике обратного рассеяния оптического волокна выделяют участки обусловленные отражением оптических импульсов в двух ближайших от места повреждения муфтах оптического кабеля и измеряют по характеристике обратного рассеяния расстояние между этими участками L_о, на поверхности земли над каждой из этих двух муфт помещают по одному источнику импульсов направленного электромагнитного излучения, у которых периоды следования импульсов одинаковы, на том же конце оптического кабеля регистрируют импульсы, наведенные в токопроводящей цепи оптического кабеля источниками импульсов направленного электромагнитного излучения, и измеряют расстояние между этими импульсами на осцилограмме L_э, после этого наиболее удаленный от места повреждения источник импульсов направленного электромагнитного излучения перемещают к ближайшей от места повреждения кабеля муфте, а затем перемещают его над кабелем вдоль трассы прокладки по направлению к месту повреждения и определяют место повреждения оптического кабеля по точке местоположения перемещаемого вдоль трассы источника импульсов направленного электромагнитного излучения, для которой расстояние L_х на осцилограмме между импульсами, наведенными в токопроводящей цепи оптического кабеля источниками импульсов направленного электромагнитного излучения, расположенным над ближайшей от места повреждения муфтой и перемещаемым вдоль трассы прокладки, равно L_x= X (1) где Х-измеренное на характеристике обратного рассеяния расстояние между участками характеристики обратного рассеяния, обусловленными отражением оптических импульсов в месте повреждения и ближайшей к нему муфте.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что осциллограмма импульсов, наведенных в токоведущей цепи оптического кабеля, и рефлектограмма оптического волокна сопоставляются с учетом привязок к трассе прокладки кабеля на прилегающем к месту повреждения участке (ближайших муфтах). Это позволяет существенно уменьшить по сравнению с известным способом, которым является прототип, погрешность, обусловленную отличием длины оптического волокна от длины оптического кабеля на волоконно-оптических линиях связи из-за запаса волокна в муфтах и свободной укладки волокна в модульных трубках или пазах фигурного сердечника. В отличие от известного способа, которым является прототип, предлагаемым способом определяется расстояние вдоль трассы кабеля между точками воздействия источников импульсов направленного электромагнитного излучения по результату измерения интервала времени между импульсами, наводимыми в токопроводящей цепи кабеля этими источниками излучения. Это позволяет исключить погрешность, обусловленную неравенством расстояний между источником импульсов направленного электромагнитного излучения и приемником, отсчитываемых вдоль кабеля и по каналу связи.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство содержит оптический рефлектометр 1, осциллограф 2, оптическое волокно 3 и металлический элемент 4 оптического кабеля 5, источник 6 направленного электромагнитного воздействия, расположенный над ближайшей к месту повреждения муфтой, источник 7 направленного электромагнитного воздействия, перемещаемый вдоль трассы прокладки.

На фиг.2 представлена характеристика обратного рассеяния (рефлектограмма), регистрируемая оптическим рефлектометром 1, где 8-участки рефлектограммы, обусловленные отражением оптических импульсов от мест неразъемных соединений оптических волокон (в муфтах); 9 участок рефлектограммы, обусловленный отражением оптических импульсов в месте обрыва волокна.

На фиг.3 представлена осциллограмма, регистрируемая осциллографом (а для случая размещения источников импульсов направленного электромагнитного излучения над муфтами, б для случая, когда перемещаемый источник импульсов направленного электромагнитного излучения расположен над местом повреждения), где 10 импульс, наводимый источником 6, расположенный над ближайшей к месту повреждения муфтой; 11 импульс, наводимый источником 7.

Определение места повреждения осуществляется следующим образом.

Оптический рефлектометр 1 подключают к оптическому волокну 3, осциллограф 2 подключают к токопроводящей цепи (металлический элемент 4 земля) оптического кабеля 5. Регистрируют рефлектограмму (характеристику обратного рассеяния фиг.2) и измеряют расстояние L_о. Располагают источники импульсов направленного электромагнитного излучения 6 и 7 над ближайшими к месту повреждения муфтами, регистрируют осциллограмму (фиг.3а) и измеряют расстояние L_э. Перемещают источник импульсов направленного электромагнитного излучения до тех пор пока расстояние L_х не будет равно L_x(L_э/L_o)X.

Пусть U₁ скорость распространения оптических импульсов в оптическом волокне;
U₂ скорость распространения электромагнитного импульсов в токопроводящей цепи;
U_р скорость линейной развертки рефлектометра;
U_о скорость линейной развертки осциллографа.

Величины U₁, U₂, U_p, U_o можно полагать постоянными. Тогда справедливо (2) (3) где L_м расстояние между муфтами вдоль кабеля;
L_п расстояние от места повреждения до ближайшей муфты вдоль кабеля.

Отсюда следует соотношение (4) и соответственно (1).

Предлагаемый способ исключает погрешность, обусловленную нестабильностью параметров канала связи, отличием расстояний между источником импульсов направленного электромагнитного воздействия и приемником импульсов в вдоль кабеля и вдоль канала связи, а также существенно уменьшает погрешность за счет отличия длины оптического волокна от длины оптического кабеля на волоконно-оптической линии связи.

Изобретение используется для определения расстояния до места повреждения кабеля с металлическими элементами. Устройство, реализующее данный способ, содержит оптический рефлектометр 1, осциллограф 2, оптическое волокно 3, металлический элемент 4 оптического кабеля 5, источники 6 и 7 направленного электромагнитно воздействия. 3 ил.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ С МЕТАЛЛИЧЕСКИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ, заключающийся в том, что в оптическое волокно вводят последовательность зондирующих оптических импульсов и регистрируют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, над кабелем вдоль трассы прокладки перемещают источник импульсов направленного электромагнитного излучения, регистрируют импульсы, наводимые в токопроводящей цепи оптического кабеля, и по местоположению источника импульсов направленного электромагнитного излучения определяют место повреждения оптического кабеля, отличающийся тем, что на характеристике обратного рассеяния оптического волокна выделяют участки, обусловленные отражением оптических импульсов в двух ближайших от места повреждения муфтах оптического кабеля, и измеряют по характеристике обратного рассеяния расстояние L₀ между этими участками, на поверхности земли над каждой из этих двух муфт помещают по одному источнику импульсов направленного электромагнитного излучения, у которых периоды следования импульсов одинаковы, на том же конце оптического кабеля источниками импульсов направленного электромагнитного излучения измеряют расстояние L_э между этими импульсами на осцилограмме после этого наиболее удаленный от места повреждения источник импульсов направленного электромагнитного излучения перемещают к ближайшей от места повреждения кабеля муфте, а затем перемещают его над кабелем вдоль трассы прокладки по направлению к месту повреждения и определяют место повреждения оптического кабеля по точке местоположения перемещаемого вдоль трассы источника импульсов направленного электромагнитного излучения, для которой расстояние L_x на осциллограмме между импульсами, наведенными в токопроводящей цепи оптического кабеля источниками импульсов направленного электромагнитного излучения, расположенными над ближайшей от места повреждения муфтой и перемещаемым вдоль трассы прокладки, равно

где x измеренное на характеристике обратного рассеяния расстояние между участками характеристики обратного расстояния, обусловленными отражением оптических импульсов в месте повреждения и ближайшей к нему муфте.