阅读说明：本技术 一种光纤围栏断纤快速检测方法及系统 (A kind of disconnected fine rapid detection method of fiber fence and system ) 是由 陈宇飞 刘文静 于 2018-05-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光纤围栏断纤快速检测方法,涉及光纤通断检测技术领域,解决了现有技术中断纤检测存在的告警误判、延时过大的问题。该方法包括：产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号；将第一光信号与耦合有第二光信号的第三光信号耦合输出第四光信号；判断光纤是否断纤,若所述第四光信号的值大于零,则判断光纤未断纤,若所述第四光信号的值等于零,则判断光纤断纤。(The invention discloses a kind of disconnected fine rapid detection methods of fiber fence, are related to optical fiber on-off detection technique field, solve the problems, such as the prior art interrupt the existing alarm erroneous judgement of fine detection, be delayed it is excessive.This method comprises: generating the first optical signal and being coupled with the third optical signal of the second optical signal；First optical signal is coupled to the 4th optical signal of output with the third optical signal for being coupled with the second optical signal；Judge the whether disconnected fibre of optical fiber, if the value of the 4th optical signal is greater than zero, judges the not disconnected fibre of optical fiber, if the value of the 4th optical signal is equal to zero, judge the disconnected fibre of optical fiber.)

一种光纤围栏断纤快速检测方法及系统

技术领域

本发明涉及光纤通断检测技术领域，特别涉及一种光纤围栏断纤快速检测方法及系统。

背景技术

在光纤围栏防护系统中，若防护区内的光缆被剪断，这样整个防护系统就不能正常工作，所以断纤告警的检测是系统的必不可少的一项功能。目前检测断纤告警的依据是防区内光缆断开后，设备接收到的信号会长期处于低谷。但是在环境特别安静时，设备正常接收到的信号也会有很长时间处于低谷。所以在报断纤告警时为了对这种低频信号持续时间很长的正常工作状态进行排除就得把检测断纤的时间窗口设的特别长，存在告警误判、延时过大的问题。

图1是现有技术中的光纤围栏断纤检测系统框图，结合图1，现有技术的光纤围栏断纤检测方法为：λ1激光器产生波长为λ1的第一光信号，通过第一光分路器按1:1分光比分成两路相同的第一光信号，在两路光信号的终点通过第二光合路器按1:1合光比进行耦合，形成第五光信号，通过光电转换模块将第五光信号转换为第五电信号，经过放大器将微弱的第五电信号进行放大，由判决模块对第五电信号进行分析处理，判断光纤是否断纤，若所述第五电信号的值大于零，则判断光纤未断纤，若所述第五电信号的值等于零，则判断光纤断纤。

但是，在环境特别安静时，现有技术的系统正常接收到的第五电信号也会有很长时间处于低谷。所以在报断纤告警时为了对这种低频信号(接近于零)持续时间很长的正常工作状态进行排除就得把检测断纤的时间窗口设的特别长。结合图2现有技术的系统产生的正常干涉波形和断纤波形，tg是时间窗口，当第五电信号处于低谷的时间大于时间窗口时，就会造成误判，而在断纤后就要经过时间窗口的这段时间后才会产生断纤告警，从而造成延时。在该系统中要想降低误判，就要增大时间窗口，而要降低延时，就要减小时间窗口，这就产生了矛盾。

发明内容

本发明的目的是提供一种光纤围栏断纤快速检测方法及系统，其解决了现有技术中光纤围栏断纤检测误判、告警延时的问题。

第一方面，本发明的实施例提供了一种光纤围栏断纤快速检测方法，所述方法包括：产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号；将第一光信号与耦合有第二光信号的第三光信号耦合输出第四光信号；判断光纤是否断纤，若所述第四光信号的值大于零，则判断光纤未断纤，若所述第四光信号的值等于零，则判断光纤断纤。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的方法为：产生第一光信号；将第一光信号按1:1分光比分成相同的两路第一光信号；将其中一路第一光信号耦合第二光信号形成所述第三光信号。

结合第一方面，在第二种可能的实现方式中，所述产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的方法为：产生第一光信号；将第一光信号与第二光信号耦合形成第三光信号；将第三光信号按1:1分光比分路形成两路相同的第三光信号；将其中一路第三光信号耦合的第一光信号和第二光信号分离，丢弃第二光信号，保留第一光信号。

结合第一方面，或者，结合第一方面的第一种实现方式，或者，结合第一方面的第二种实现方式，所述第一光信号由λ1激光器产生，所述第二光信号由λ2激光器产生。

结合第一方面，或者，结合第一方面的第一种实现方式，或者，结合第一方面的第二种实现方式，于所述判断光纤是否断纤之前，将所述第四光信号转化为第四电信号，并将第四电信号放大。

第二方面，本发明实施例提供了一种光纤围栏断纤快速检测系统，包括：λ1激光器，用于产生波长为λ1的光信号；λ2激光器，用于产生波长为λ2的光信号；第一光分路器，与所述λ1激光器，用于将第一光信号按1:1分光比分为两路相同的第一光信号；二乘二耦合器，用于将第二光信号与所述第一光信号耦合形成第三光信号；第二光合路器，用于接收第一光信号和第三光信号，并将第一光信号和第三光信号按1:1合光比进行耦合，形成第四光信号；光探测器，与所述第二光合路器连接，用于接收所述第四光信号；光电转换模块，与所述光探测器连接，用于将第四光信号转化为第四电信号；放大器，与所述光电转换模块连接，用于将第四电信号进行放大；判决模块，与所述放大器连接，用于判断光纤是否断纤，若放大后的所述第四电信号的值大于零，则判断光纤未断纤，若放大后的所述第四电信号的值等于零，则判断光纤断纤。

第三方面，本发明实施例提供了一种光纤围栏断纤快速检测系统，包括：λ1激光器，用于产生波长为λ1的光信号；λ2激光器，用于产生波长为λ2的光信号；光耦合器，其输入端与所述λ1激光器和λ2激光器连接，用于将第一光信号与第二光信号进行耦合，形成第三光信号；第一光分路器，与所述光耦合器的输出端连接，用于将第三光信号按1:1分光比分为两路相同的第三光信号；分波器，与所述第一光分路器连接，用于将其中一路第三光信号中耦合的第一光信号和第二光信号分离，丢弃第二光信号，保留第一光信号；第二光合路器，用于接收第一光信号和第三光信号，并将第一光信号和第三光信号按1:1合光比进行耦合，形成第四光信号；光探测器，与所述第二光合路器连接，用于接收所述第四光信号；光电转换模块，与所述光探器测连接，用于将第四光信号转化为第四电信号；放大器，与所述光电转换模块连接，用于将第四电信号进行放大；判决模块，与所述放大器连接，用于判断光纤是否断纤，若放大后的所述第四电信号的值大于零，则判断光纤未断纤，若放大后的所述第四电信号的值等于零，则判断光纤断纤。

综上所述，本发明具有以下有益效果：在正常工作时，由于在第四光信号中耦合了第二光信号，第四光信号的值恒大于零。但是在断纤之后，第四光信号的值为零，这样就很明显的区分出来了断纤时刻，可以实时快速准确的给出告警。另外在工程施工时，占用光缆芯数不变，没有额外开销。产品化后成本增加较少。

附图说明

图1是现有技术中的光纤围栏断纤检测系统框图；

图2是现有技术中的光纤围栏断纤检测系统产生的正常干涉波形和断纤波形；

图3是本发明实施例提供的一种光纤围栏断纤快速检测方法的流程框图；

图4是本发明实施例提供的一种产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的流程框图；

图5是本发明实施例提供的另一种产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的流程框图；

图6是基于一种产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的方法的一种光纤围栏断纤快速检测系统框图；

图7是基于另一种产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的方法的另一种光纤围栏断纤快速检测系统框图；

图8是本发明实施例的光纤围栏断纤快速检测系统产生的正常干涉波形和断纤波形。

图中，1、λ1激光器；2、λ2激光器；3、第一光分路器；4、二乘二耦合器；5、第二光合路器；6、光电转换模块；7、放大器；8、判决模块；9、分波器；10、光耦合器；11、光探测器。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的保护范围内都受到专利法的保护。

图3是本发明实施例一种光纤围栏断纤快速检测方法的流程框图，该方法包括步骤：

S101：产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号；

具体的，如图4所示的一种产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的流程框图，包括步骤：

S201：产生第一光信号；

S202：将第一光信号按1:1分光比分成相同的两路第一光信号；

S203：将其中一路第一光信号耦合第二光信号形成第三光信号。

第一光信号可直接由λ1激光器产生，再将第一光信号分为相同的两路，而第三光信号则由其中一路第一光信号和第二光信号耦合产生，并且第二光信号与第一光信号之间不会发生干涉，因此不会影响正常的光纤围栏预警。

如图5所示是另一种产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的流程框图，包括步骤：

S301：产生第一光信号；

S302：将第一光信号与第二光信号耦合形成第三光信号；

S303：将第三光信号按1:1分光比分路形成两路相同的第三光信号；

S304：将其中一路第三光信号耦合的第一光信号和第二光信号分离，丢弃第二光信号，保留第一光信号。

上述方法先产生第一光信号，然后与第二光信号耦合形成第三光信号，再分为相同的两路第三光信号，从其中一路第三光信号分离得到耦合的第一光信号。上述方法虽然相较于图4的方法复杂，但是图4的方法会产生第一光信号和第二光信号衰耗差异过大的现象，需要进一步消除这一差异还需增加一个同样的光合路器或二乘二耦合器4，而光合路器或二乘二耦合器4的价格并不便宜，并且在实际应用中图4增加的第二光信号会占用光缆中的一芯，但是图5会省下这一芯，更节约资源，因此图5的方案更加容易实现且成本更低。

S102:将第一光信号与耦合有第二光信号的第三光信号耦合输出第四光信号；

具体的，与现有技术相同，通过检测第四光信号，可使终端设备处理第四光信号判断是否有扰动信号，若有扰动信号可根据扰动信号在波形中的位置快速判断扰动的位置。

S103:判断光纤是否断纤，若第四光信号的值大于零，则判断光纤未断纤，若第四光信号的值等于零，则判断光纤断纤。

具体的：当第四光信号的值大于零说明持续有信号从信号发出端至信号接收端，故可判断光纤未断纤，当第四光信号的值等于零说明信号接收端未收到第四光信号，故可判断光纤断纤。

如图6所示是基于图4中一种产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的方法的一种光纤围栏断纤快速检测系统框图，该系统包括：

λ1激光器1，用于产生波长为λ1的第一光信号；

λ2激光器2，用于产生波长为λ2的第二光信号；

第一光分路器3，与λ1激光器1，用于将第一光信号按1:1分光比分为两路相同的第一光信号；

二乘二耦合器4，用于将第二光信号与第一光信号耦合形成第三光信号；其中二乘二耦合器4也可以用合光比为1：1的光合路器等同替换。

第二光合路器5，用于接收第一光信号和第三光信号，并将第一光信号和第三光信号按1:1合光比进行耦合，形成第四光信号；

光探测器11，与第二光合路器5连接，用于接收第四光信号；

光电转换模块6，与光探测器11连接，用于将第四光信号转化为第四电信号；

放大器7，与光电转换模块6连接，用于将第四电信号进行放大；

判决模块8，与放大器7连接，用于判断光纤是否断纤，若放大后的第四电信号的值大于零，则判断光纤未断纤，若放大后的第四电信号的值等于零，则判断光纤断纤。

在本发明的实施例中，二乘二耦合器4若放到光缆后端，剪断光缆后，光探测器11还是会接收到λ2波长的第二光信号，第四光信号的值不会为零，会产生误判，故应安装到光缆前端。而为了提高光纤围栏判断的准确性，还需在分路后为第一光信号的那一路光纤中增加二乘二耦合器4或光合路器，以消除第一光信号和第二光信号衰耗差异过大的现象。

如图7所示是基于图5中一种产生第一光信号和耦合有第二光信号的第三光信号的方法的另一种光纤围栏断纤快速检测系统框图，该系统包括：

λ1激光器1，用于产生波长为λ1的第一光信号；

λ2激光器2，用于产生波长为λ2的第二光信号；

光耦合器10，其输入端与λ1激光器1和λ2激光器2连接，用于将第一光信号与第二光信号进行耦合，形成第三光信号；

第一光分路器3，与光耦合器10的输出端连接，用于将第三光信号按1:1分光比分为两路相同的第三光信号；

分波器9，与第一光分路器3连接，用于将其中一路第三光信号耦合的第一光信号和第二光信号分离，丢弃第二光信号，保留第一光信号；

第二光合路器5，用于接收第一光信号和第三光信号，并将第一光信号和第三光信号按1:1合光比进行耦合，形成第四光信号；

光探测器11，与第二光合路器5连接，用于接收第四光信号；

光电转换模块6，与光探测器11连接，用于将第四光信号转化为第四电信号；

放大器7，与光电转换模块6连接，用于将第四电信号进行放大；

判决模块8，与放大器7连接，用于判断光纤是否断纤，若放大后的第四电信号的值大于零，则判断光纤未断纤，若放大后的第四电信号的值等于零，则判断光纤断纤。

如图8所示是本发明实施例的光纤围栏断纤快速检测系统产生的正常干涉波形和断纤波形，可看出，即使在环境特别安静时，第四电信号也不会处于零值，因此可避免误判的情况发生，时间窗口可设置得尽可能小，小到能够避免瞬时的偶然误差即可，在干涉波形为零时可迅速告警。

在本发明的实施例中，第一光信号：波长为λ1的光信号，第二光信号：波长为λ2的光信号，第三光信号：波长为λ1第一光信号和波长为λ2的第二光信号耦合后的光信号；第四光信号：第一光信号与第三光信号干涉后的光信号。第五光信号（图1干涉的光信号）：第一光信号与第一光信号干涉后的光信号。

其中分波器9放置的位置为第一光分路器3和第二光合路器5之间的任意位置。第一分光器3的分光比为1:1。第二合光器5的合光比为1:1。