Способ измерения распределения затухания и мест неоднородностей в волоконных световодах Советский патент 1993 года по МПК G01M11/02 

Изобретение относится к измерению параметров волоконных световодов, конкретно к бесконтактным методам измерения мест неоднородностей в волоконных световодах (ВС).

Целью изобретения является уменьшение времени измерения и расширение динамического диапазона.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, реализующая способ измерения распределения затухания и мест неоднородностей в В ,, фиг.2 и фиг.З - результаты моделирования эксперимента по измерению распределения затухания в волоконном световоде.

Устройство содержит генератор 1 дополняющих кодов, преобразователь 2 кодов, лазер 3, направленный ответвитель 4.

волоконный световод 5, фотоприемчик 6, усилитель 7, аналого-цифровой преобразователь (А ЦП) 8 вычитающее устройство 9, кварцевый генератор 10, коррелятор 11, дисплей 12.

Узлы соединены в последовательную электрическую цепь. Лазер 3, одно из плеч направленного ответвителя 4 и исследуемый ВС 5 являются последовательно подсоединенными элементами передающего оптического тракта. Одно из плеч направленного ответвителя 4 и фотоприемник б являются последовательно подсоединенными элементами приемного оптического тракта. Узлы 6-9, а также 11 и 12 соединены в последовательную электрическую tr.-пь. Генератор 10 имеет электрическую связь с генератором 1 дополняющих кодов и с АЦП

00

СЛ О

ю

GJ

8, а генератор 1 электрически связан с коррелятором 11. Принцип реализации способа измерения распределения затухания и мест нео- днородностей в ВС следующий.

Работа всего измерительного устройства как в режиме передачи, так и в режиме приема задается кварцевым генератором 10 и осуществляется на определенной частоте f. Эта частота определяет и ширину элементарного импульса кода. Генератор 1 вырабатывает биполярные дополняющие кодовые электрические сигналы, соответствующие дополняющим кодам /ап/ и /an/, где

/ап/ а1....,ап,.,ам,

/ап/ а1,...,ап,...,ам,

N - число символов.

. Например для длины кодов N 8 может быть сформирована пара:

/ап/ 1,1.1,-1,1,Т,-1,1,

,1,1,-1,-1,-1,1,-1.

На выходе генератора 1 формируют композиционный кодовый электрический сигнал, соответствующий композиции /сп/ {/ап/ /an/}, образованной по правилу присоединения кода/ап/к коду/an/.

Преобразователь 2 кодов преобразует биполярный композиционный кодовый электрический сигнал в два униполярных кодовых электрических сигнала в соответствии с алгоритмами.

/Сп/+ { (1+/Сп/), /Cn/ Ј 0-/Сп/).

Этими униполярными кодовыми электрическими сигналами модулируют излучение лазера 3, формируя таким образом две кодовые зондирующие посылки Р/сп/ и Р/СП/ которыми через направленный ответ- витёль 4 осуществляют последовательное зондирование исследуемого ВС 5.

Рассеянные в обратном направлении сигналы S/спЛи S/cn/ через направленный ответвитель 4 принимают фотоприемником 6, усиливают усилителем 7, оцифровывают в АЦП 8 и получают массивы Us/cn/+ и Us/cn/ В вычитающем устройстве 9 производят вычитание сигналов Us/cn/+M Us/en/ и получают результирующие сигналы ( Us/cn/ и

Us/Cn/0

В корреляторе 11 выполняют корреляции между результирующими сигналами ( Us/cn/+ Us/cn/l и композиционным кодовым сигналом /Сп/:

Ј (Us/cn -UUn/ ) /Сп/ ,

где соответствует тактам генератора 10, а звездочка означает корреляцию.

При наличии в ВС мест неоднородно- стей, например сколов, стыков или сростков, реализация измерительного алгоритма приводит к появлению ложных пиков. Для устранения последних вводят корректирующие поправки, определяемые по результатам измерений.

0 Для достижения увеличения динамического диапазона на 3 дБ необходимо выполнить условие, заключающееся в том, чтобы композиции /сп/ были сформированы длиной N 4х, где К 1,2,3...

5 На фиг.2 и фиг.З представлены результаты моделирования эксперимента по измерению распределения затухания отрезка ВС с учетом шумов фотоприемника. Шумы фотоприемника имитировались с помощью

0 генератора случайных чисел. Равномерно распределенная последовательность случайных чисел преобразовывалась в последовательность с нормальным законом распределения. Коэффициент затухания вы5 бран равным 8-Ю 3 на полутакт, коэффициент обратного рассеяния задан величиной . Мощность зондирующего сигнала на входе ВС выбрана равной 3 мВт.

Нафиг.2 представлены результаты, пол0 ученные для случая зондирования ВС кодовой посылкой длиной N 4,. .

На фиг.З (кривая 1) представлены результаты для случая зондирования ВС кодовой последовательностью длиной N 64.

5 Кривая 2 соответствует случаю зондирования ВС композицией, составленной из двух дополняющих кодов длиной N 64 по предлагаемому способу.

На фиг.2 и 3 по оси абсцисс отложено

0 расстояние (в полутактах), а по оси ординат - величины измеренных сигналов (в дБ). Из графиков видно усредняющее действие корреляционной обработки сигналов, эффективность которой улучшается с увеличением

5 длины кода.

Кривые фиг.2 и фиг.З (кривая 1) получены по способу, изложенному в работе (2). Кривая 2 (фиг.З) получена по предлагаемому способу и как показывают расчеты отноше0 ние сигнал/шум наЗ дБ выше, чем в случае, соответствующему кривой 1.

Формула изобретения Способ измерения распределения затухания и мест неоднородностей в волокон5 ных световодах, включающий параллельное формирование двух биполярных дополняющих кодовых электрических сигналов, пре образование их в униполярные кодовые электрические сигналы, модуляцию униполярными кодовыми электрическими сигналами излучения лазера, последовательное зондирование исследуемого волоконного световода модулированным излучением лазера, прием сигналов обратного рассеяния либо отраженных сигналов и цифровую обработку путем вычитания и корреляции электрических сигналов, от л и ч а ю щ ийся тем, что, с

целью уменьшения времени измерения и расширения динамического диапазона, из биполярных дополняющих кодовых электрических сигналов формируют композиционный кодовый электрический сигнал, который затем преобразуют в два униполярных кодовых электрических сигнала.

Использование: измерение параметров волоконных световодов. Сущность изобретения: способ включает параллельное формирование двух биполярных кодовых электрических сигналов, преобразование их в композиционный кодовый электрический сигнал, который затем преобразуют в два униполярных кодовых электрических сигнала, модуляцию униполярными сигналами излучения лазера, последовательное зондирование исследуемого волоконного световода излучением лазера, прием сигналов обратного рассеяния либо отраженных сигналов и определение распределения затуха- ния и мест неоднородностей путем- выполнения вычитания и корреляции электрических сигналов. 6 ил.

и,дВ 51.5

290300 Ж 320 330 3W 350,1

Фиг.1

«

§