СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2000 года по МПК G01R31/08 G01M11/02 H04B3/46 

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

Известен способ [1] определения расстояния до места повреждения оптического кабеля, заключающийся в том, что к поврежденному оптическому волокну подключают оптический рефлектометр, в оптическое волокно вводят 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. При таких больших расстояниях и погрешность отсчета, обусловленная нелинейностью прокладки кабеля велика. Необходимо уточнение места повреждения кабеля с поверхности земли.

Известен способ [2] 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, 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 L₀, 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 источником импульсов направленного электромагнитного излучения, и измеряют расстояние между этими импульсами на осциллограмме 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 осциллограмме между импульсами, наведенными в токопроводящей цепи оптического кабеля источником импульсов направленного электромагнитного излучения, расположенным над ближайшей от места повреждения муфтой и перемещаемым вдоль трассы прокладки, равно
L_х=(L_э/L₀)•X
где X - измеренное на характеристике обратного рассеяния расстояние между участками характеристики обратного рассеяния, обусловленными отражением оптических импульсов в месте повреждения и ближайшей к нему муфте.

Однако данный способ применим только для оптических кабелей с металлическими элементами. Кроме того, данный способ трудно реализуем в случае прокладки кабеля в землю. Навести с поверхности земли в токопроводящей цепи оптического кабеля электромагнитные импульсы с требуемым отношением сигнал/шум сложно. Необходима достаточно мощная и громоздкая аппаратура с внешним уровнем подавления помех. Учитывая высокое затухание в токопроводящих цепях с ферромагнитными проводниками (стальные бронепокровы или бронеленты, стальная гофрированная оболочка, центральный силовой элемент в виде стального троса и т.п.), мощность генераторов, излучателей должна быть весьма велика.

Сущностью изобретения является расширение области применения способа.

Эта сущность достигается тем, что согласно способу определения места повреждения оптического кабеля на ближнем конце оптического кабеля в оптическое волокно вводят последовательность зондирующих оптических импульсов, выделяют обратно рассеянный оптический сигнал и регистрируют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, синхронно последовательности зондирующих оптических импульсов вырабатывают последовательность электромагнитных импульсов, работающий в ждущем режиме генератор импульсов источника импульсов электромагнитного излучения запускается электромагнитным сигналом, принимаемым приемником электромагнитных сигналов источника импульсов электромагнитного излучения, на ближнем конце оптического кабеля, регистрируют поступающие электромагнитные импульсы, источник импульсов электромагнитного излучения перемещают вдоль трассы прокладки над кабелем, определяют место повреждения кабеля по местоположению источника импульсов электромагнитного излучения, при этом предварительно источник импульсов электромагнитного излучения последовательно с заданным шагом перемещают вдоль трассы прокладки оптического кабеля, для каждой из точек трассы, в которых помещают источник импульсов электромагнитного излучения, на ближнем конце оптического кабеля, синхронно последовательности зондирующих оптических импульсов вырабатывают последовательность электромагнитных импульсов, которыми запускают направленный излучатель зондирующих электромагнитных сигналов, расположенный на этом же конце оптического кабеля, импульсами зондирующего электромагнитного излучения, которые принимаются приемником источника электромагнитного излучения, запускают работающий в ждущем режиме генератор импульсов источника импульсов электромагнитного излучения и возбуждают электромагнитные импульсы, которые регистрируют на ближнем конце оптического кабеля, и измеряют время задержки между моментом посылки зондирующих электромагнитных импульсов и регистрацией электромагнитных импульсов, поступающих от источника импульсов электромагнитного излучения, перемещая источник импульсов электромагнитного излучения, получают зависимость времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля и запоминают ее, по характеристике обратного рассеяния определяют расстояние до места повреждения вдоль трассы прокладки кабеля и, используя зависимость времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля, определяют время задержки для места повреждения оптического волокна, выделяют на графике зависимости времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля участок, в пределах которого находится место повреждения и для которого эта зависимость носит монотонный характер, перемещают источник импульсов электромагнитного излучения вдоль трассы прокладки оптического кабеля на этом участке, измеряя при этом время задержки, и определяют место повреждения по местоположению источника импульсов электромагнитного излучения в момент совпадения измеряемого времени задержки и значения времени задержки для места повреждения оптического волокна.

В устройство для определения места повреждения оптического кабеля входят: первый генератор импульсов, источник оптического излучения, направленный оптический ответвитель, приемник оптического излучения, первый и второй блоки масштабирования, блок отображения, оптическое волокно, источник импульсов электромагнитного излучения, включающий второй генератор импульсов, направленный излучатель электромагнитных сигналов, второй приемник электромагнитных сигналов, вторую приемную антенну и коммутирующий элемент, при этом выход первого генератора импульсов подключен к источнику оптического излучения, выход которого подключен ко входу направленного оптического ответвителя, один выход направленного оптического ответвителя подключен к оптическому волокну, а другой - ко входу приемника оптического излучения, выход которого подключен ко входу первого блока масштабирования, причем вторая приемная антенна соединена со входом второго приемника электромагнитных сигналов, выход которого через коммутирующий элемент подключен ко входу второго генератора импульсов, первый выход которого подключен к направленному излучателю электромагнитных сигналов, а второй выход - к другому входу коммутирующего элемента, при этом введены первая приемная антенна, первый приемник электромагнитных сигналов, направленный излучатель зондирующих электромагнитных сигналов, блок памяти и сравнения, при этом выход первого генератора импульсов соединен со входом направленного излучателя зондирующих электромагнитных сигналов, первая приемная антенна подключена ко входу первого приемника электромагнитных сигналов, выход которого соединен со входом второго блока масштабирования, выходы первого и второго блоков масштабирования подключены соответственно к первому и второму входам блока памяти и сравнения, выход которого соединен с входом блока отображения.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.

Устройство содержит первый генератор импульсов 1, источник оптического излучения 2, направленный оптический ответвитель 3, приемник оптического излучения 4, первый блок масштабирования 5, направленный излучатель зондирующих электромагнитных сигналов 6, первый приемник электромагнитных сигналов 7, второй блок масштабирования 8, блок памяти и сравнения 9, блок отображения 10, первую приемную антенну 11, оптическое волокно 12, источник импульсов электромагнитного излучения 13, включающий: вторую приемную антенну 14, второй приемник электромагнитных сигналов 15, коммутирующий элемент 16, второй генератор импульсов 17 и направленный излучатель электромагнитных сигналов 18.

Способ осуществляется следующим образом.

Последовательность электромагнитных зондирующих импульсов, формируемая первым генератором импульсов 1, поступает на вход источника оптического излучения 2, где преобразуется в последовательность зондирующих оптических импульсов, которая через направленный оптический ответвитель 3 поступает в оптическое волокно 12. Обратно рассеянный оптический сигнал через направленный оптический ответвитель 3 поступает на вход приемника оптического излучения 4, где преобразуется в электрический сигнал, поступающий через первый блок масштабирования 5 на первый вход блока памяти и сравнения 9 и затем в блок отображения 10, на котором отображается характеристика обратного рассеяния оптического волокна 12. Последовательность зондирующих оптических импульсов от первого генератора импульсов 1 также поступает на направленный излучатель зондирующих электромагнитных сигналов 6. Зондирующие оптические импульсы электромагнитного излучения через приемную антенну 14 источника импульсов электромагнитного излучения 13 поступают ко второму приемнику электромагнитных сигналов 15, от которого поступают к работающему в ждущем режиме второму генератору импульсов 17 и запускают его. Формируемая вторым генератором импульсов 17, последовательность импульсов электромагнитного излучения поступает на направленный излучатель электромагнитных сигналов 18. Формируемая вторым генератором импульсов 17, последовательность импульсов электромагнитного излучения также поступает на коммутирующий элемент 16, который отключает второй приемник электромагнитных сигналов 15 от второго генератора импульсов 17 на время излучения. Распространяющаяся в открытом пространстве последовательность импульсов электромагнитного излучения через первую приемную антенну 11, поступает в первый приемник электромагнитных сигналов 7, а затем через второй блок масштабирования 8 на второй вход блока памяти и сравнения 9, в котором хранятся значения времени задержки между моментом посылки зондирующих электромагнитных импульсов и регистрацией электромагнитных импульсов, поступающих от источника импульсов электромагнитного излучения 13, для конкретной точки размещения источника импульсов электромагнитного излучения 13. Последовательное перемещение вдоль трассы источника импульсов электромагнитного излучения 13 и измерение с заданным шагом времени задержки позволяют получить на устройстве отображения 10 зависимость времени задержки от расстояния до места положения источника импульсов электромагнитного излучения 13 вдоль трассы.

Определение места повреждения осуществляется следующим образом. Предварительно источник импульсов электромагнитного излучения 13 последовательно с заданным шагом перемещают вдоль трассы прокладки оптического кабеля. Для каждой из точек трассы, в которых помещают источник электромагнитного излучения 13, в блок памяти и сравнения 9 записывается конкретное значение времени задержки, после чего на блоке отображения 10 получают зависимости времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля и запоминают ее. По характеристике обратного рассеяния определяют расстояние до места повреждения вдоль трассы прокладки кабеля и, используя зависимость времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля, время задержки для места повреждения оптического волокна, выделяют на графике зависимости времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля участок, в пределах которого находится место повреждения и для которого эта зависимость носит монотонный характер, перемещают источник импульсов электромагнитного излучения 13 вдоль трассы прокладки оптического кабеля на этом участке, измеряя при этом время задержки, и определяют место повреждения по местоположению источника импульсов электромагнитного излучения 13 в момент совпадения измеряемого времени задержки и значения времени задержки для места повреждения оптического волокна.

Предлагаемый способ позволяет определять места повреждения оптического кабеля как с металлическими элементами, так и без оных, а также позволяет отказаться от использования аппаратуры высокой мощности, что значительно уменьшает громоздкость эксплуатационного оборудования за счет использования в качестве физической среды для переноса электромагнитных сигналов открытого пространства.

ЛИТЕРАТУРА
1. A. c. SU 1677676 A1. Устройство для определения расстояния до места повреждения оптического кабеля.

2. Патент N 2047869. Способ определения места повреждения оптического кабеля с металлическими элементами.

Устройство для определения места повреждения оптического кабеля содержит первый генератор импульсов (1), источник оптического излучения (2), направленный оптический ответвитель (3), приемник оптического излучения (4), первый (5) и второй (8) блоки масштабирования, направленный излучатель (6) зондирующих электромагнитных сигналов, первый приемник (7) электромагнитных сигналов, блок памяти и сравнения (9), блок отображения (10), первую приемную антенну (11), оптическое волокно (12), источник импульсов электромагнитного излучения (13), включающий вторую приемную антенну (14), второй приемник (15) электромагнитных сигналов, коммутирующий элемент (16), генератор импульсов (17), направленный излучатель (18) электромагнитных сигналов. Перемещают с заданным шагом вдоль трассы прокладки оптического кабеля источник (13), определяют время задержки для места повреждения оптического волокна, выделяют на графике зависимости времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля участок, в пределах которого находится место повреждения и для которого эта зависимость носит монотонный характер, перемещают источник (13) на этом участке, измеряя при этом время задержки, и определяют место повреждения по местоположению источника (13) в момент совпадения измеряемого времени задержки и значения времени задержки для места повреждения оптического волокна. Технический результат заключается в расширении области применения способа, повышении надежности, увеличении СВЧ мощности, повышении производительности. 2 с.ф-лы, 1 ил.

1. Способ определения места повреждения оптического кабеля, заключающийся в том, что на ближнем конце оптического кабеля в оптическое волокно вводят последовательность зондирующих оптических импульсов, выделяют обратно рассеянный оптический сигнал и регистрируют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, синхронно последовательности зондирующих оптических импульсов вырабатывают последовательность электромагнитных импульсов, работающий в ждущем режиме генератор импульсов источника импульсов электромагнитного излучения запускается электромагнитным сигналом, принимаемым приемником электромагнитных сигналов источника импульсов электромагнитного излучения, на ближнем конце оптического кабеля, регистрируют поступающие электромагнитные импульсы, источник импульсов электромагнитного излучения перемещают вдоль трассы прокладки над кабелем, определяют место повреждения кабеля по местоположению источника импульсов электромагнитного излучения, отличающийся тем, что предварительно источник импульсов электромагнитного излучения последовательно с заданным шагом перемещают вдоль трассы прокладки оптического кабеля, для каждой из точек трассы, в которых помещают источник импульсов электромагнитного излучения, на конце оптического кабеля, с которого производят измерения, синхронно последовательности зондирующих оптических импульсов вырабатывают последовательность электромагнитных импульсов, которыми запускают направленный излучатель зондирующих электромагнитных сигналов, расположенный на этом же конце оптического кабеля, импульсами зондирующего электромагнитного излучения, которые принимаются приемником источника электромагнитного излучения, запускают работающий в ждущем режиме генератор импульсов источника импульсов электромагнитного излучения и возбуждают электромагнитные импульсы, которые регистрируют на ближнем конце оптического кабеля, и измеряют время задержки между моментом посылки зондирующих электромагнитных импульсов и регистрацией электромагнитных импульсов, поступающих от источника импульсов электромагнитного излучения, перемещая источник импульсов электромагнитного излучения, получают зависимость времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля и запоминают ее, по характеристике обратного рассеяния определяют расстояние до места повреждения вдоль трассы прокладки кабеля и, используя зависимость времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля, определяют время задержки для места повреждения оптического волокна, выделяют на графике зависимости времени задержки от расстояния вдоль трассы прокладки оптического кабеля участок, в пределах которого находится место повреждения и для которого эта зависимость носит монотонный характер, перемещают источник импульсов электромагнитного излучения вдоль трассы прокладки оптического кабеля на этом участке, измеряя при этом время задержки, и определяют место повреждения по местоположению источника импульсов электромагнитного излучения в момент совпадения измеряемого времени задержки и значения времени задержки для места повреждения оптического волокна. 2. Устройство для определения места повреждения оптического кабеля, содержащее первый генератор импульсов, источник оптического излучения, направленный оптический ответвитель, приемник оптического излучения, первый и второй блоки масштабирования, блок отображения, оптическое волокно, источник импульсов электромагнитного излучения, включающий второй генератор импульсов, направленный излучатель электромагнитных сигналов, второй приемник электромагнитных сигналов, вторую приемную антенну и коммутирующий элемент, при этом выход первого генератора импульсов подключен к источнику оптического излучения, выход которого подключен ко входу направленного оптического ответвителя, один выход направленного оптического ответвителя подключен к оптическому волокну, а другой - ко входу приемника оптического излучения, выход которого подключен ко входу первого блока масштабирования, причем вторая приемная антенна соединена со входом второго приемника электромагнитных сигналов, выход которого через коммутирующий элемент подключен ко входу второго генератора импульсов, первый выход которого подключен к направленному излучателю электромагнитных сигналов, а второй выход - к другому входу коммутирующего элемента, отличающееся тем, что введены первая приемная антенна, первый приемник электромагнитных сигналов, направленный излучатель зондирующих электромагнитных сигналов, блок памяти и сравнения, при этом выход первого генератора импульсов соединен со входом направленного излучателя зондирующих электромагнитных сигналов, первая приемная антенна подключена ко входу первого приемника электромагнитных сигналов, выход которого соединен со входом второго блока масштабирования, выходы первого и второго блоков масштабирования подключены соответственно к первому и второму входам блока памяти и сравнения, выход которого соединен с входом блока отображения.