一种机载光缆连接故障定位方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及机载光缆检测技术领域，具体涉及一种机载光缆连接故障定位方法及系统，系统配置有正交接收机、偏振接收机、掺铒光纤放大器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器、三端口光纤环形器、数字

【技术实现步骤摘要】
一种机载光缆连接故障定位方法及系统


[0001]本专利技术涉及一种机载光缆检测技术，特别是一种机载光缆连接故障定位方法及系统。

技术介绍

[0002]光纤总线具有高带宽、低延时、抗干扰的优势，已越来越多地应用于机载航空电子设备的互联通信中。机载光缆网络由多段光缆组成，它们通过连接器连接组网，连接器的插入损耗和回波损耗会严重影响总线传输性能。因此机载光缆铺设完毕后，需要检查光缆的连接情况，如有插入损耗和回波损耗异常点，需要进行更换维修。
[0003]目前针对机载光缆检测的方法主要是基于光时域反射仪(OTDR)。商用 OTDR优势在于系统简单、成本低，但是其空间分辨率较差，仅为分米量级，机载光缆网络中存在连接器仅相距几厘米的情况，OTDR无法准确定位故障位置，对检测和排故效率造成严重影响。
[0004]光频域反射仪(OFDR)，优势在于极高的空间分辨率，理论上可以替代 OTDR精确定位机载光缆网络中的相距接近的故障点，但是现有的商用OFDR 成本高昂。因此提供一种将OFDR应用于机载光缆网络中，利用高空间分辨率的特点，实现厘米量级的连接器故障定位，提高排故效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的OTDR空间分辨率最高仅为分米量级，难以精确定位相距仅厘米量级的连接器故障位置问题，同时OFDR有极高的空间分辨率，但是成本高昂的问题，提供一种机载光缆连接故障定位方法及系统。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种机载光缆连接故障定位系统，一种机载光缆连接故障定位系统，配置有偏振接收机、掺铒光纤放大器、第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、三端口光纤环形器和待测光纤接口，包括分布式反馈激光器和可调衰减器，分布式反馈激光器被配置为采用多三角波型变化的驱动电流进行频率调谐输出啁啾光，可调衰减器被配置为衰减反射光功率；
[0008]分布式反馈激光器的输出端与掺铒光纤放大器的输入端连接，掺铒光纤放大器的输出端与第一光纤耦合器的输入端连接，第一光纤耦合器的第一输出端与第二光纤耦合器的输入端连接，第二光纤耦合器的第一输出端与三端口光纤环形器的第一端口连接，三端口光纤环形器的第二端口与待测光纤接口连接，三端口光纤环形器的第三端口与可调衰减器的输入端连接；偏振接收机的第一输入端连接可调衰减器的输出端，其第二输入端连接第二光纤耦合器的第二输出端。
[0009]作为本专利技术的优选方案，一种机载光缆连接故障定位系统，还包括第三光纤耦合器、正交接收机以及延迟光纤线，第一光纤耦合器的第二输出端与第三光纤耦合器的输入端连接，第三光纤耦合器的第一输出端与延迟光纤线的一端连接，延迟光纤线的另一端与正交接收机的第一输入端连接，第三光纤耦合器的第二输出端与正交接收机的第二输入端
连接。
[0010]作为本专利技术的优选方案，一种机载光缆连接故障定位系统，还包括数字
‑
模拟转换器、模拟
‑
数字转换器和工控机，工控机的输出端与数字
‑
模拟转换器的输入端连接，数字
‑
模拟转换器的输入端与分布式反馈激光器的输入端连接；模拟
‑ꢀ
数字转换器的输入端连接偏振接收机和正交接收机的输出端，其输出端与工控机的输入端连接。
[0011]作为本专利技术的优选方案，一种机载光缆连接故障定位系统，第一光纤耦合器、第二光纤耦合器、第三光纤耦合器均采用保偏2
×
2光纤耦合器。
[0012]作为本专利技术的优选方案，一种机载光缆连接故障定位系统的方法，包括以下步骤：
[0013]步骤S1，数字
‑
模拟转换器输出幅度呈三角形周期变化的电压信号U(t)；
[0014]步骤S2，分布式反馈激光器接收所述电压信号U(t)，输出频率先正向变化、再反向变化的啁啾光；
[0015]步骤S3，啁啾光经过掺铒光纤放大器，得到光功率恒定的啁啾光；
[0016]步骤S4，光功率恒定的啁啾光通过第一光纤耦合器，分为探测光和参考光；
[0017]步骤S5，探测光通过第二光纤耦合器，分为入射光和第一本振光；参考光通过第三光纤耦合器，分为信号光和第二本振光；
[0018]步骤S6，入射光通过三端口光纤环形器，进入待测光纤接口，得到背向瑞利散射光；
[0019]步骤S7，背向瑞利散射光经过可调衰减器进入偏振接收机，第一本振光直接进入偏振接收机，得到电压信号U
RX
(t)、U
RY
(t)，其中，U为电压，R代表反射仪，X或Y分别代表两个垂直偏振态，t代表采样时间；信号光经过延迟光纤线进入正交接收机，第二本振光直接进入正交接收机，得到电压信号U
II
(t)、 U
IQ
(t)，其中，下标第一个字母I代表干涉仪，下标第二个字母I或Q分别代表两个正交相位；
[0020]步骤S8，将电压信号U
RX
(t)、U
RY
(t)、U
II
(t)和U
IQ
(t)输入模拟
‑
数字转换器，转换为数字信号序列U
RX
(k)、U
RY
(k)、U
II
(k)和U
IQ
(k)；其中，k代表序号；
[0021]步骤S9，工控机对所述数字信号序列U
RX
(k)、U
RY
(k)、U
II
(k)和U
IQ
(k)进行非线性抑制算法处理后，傅里叶变换得到频谱图；其中非线性抑制算法具体步骤为：
[0022]S910，基于数字信号序列U
II
(k)和U
IQ
(k)，利用欧拉公式，组合成复信号
[0023]S920，提取的相位信息，相位展开得到进而得到等差数列Φ
′
I
(n)＝min{Φ
I
(k)}+(n
‑
1)
·
ΔΦ，其中，n＝1
…
N， N＝(max{Φ
I
(k)}
‑
min{Φ
I
(k)})/ΔΦ；
[0024]S930，基于Φ
I
(k)和Φ
′
I
(n)，通过插值法获得k
′
(n)；根据U
RX
(k)，通过插值法获得U
′
RX
(n)；根据U
RY
(k)，通过插值法获得U
′
RY
(n)；
[0025]S940，基于k
′
(n)的值，对U
′
RX
(n)和U
′
RY
(n)进行抽取，获得U
′
RX
(k
′本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载光缆连接故障定位系统，配置有偏振接收机(3)、掺铒光纤放大器(4)、第一光纤耦合器(5)、第二光纤耦合器(6)、三端口光纤环形器(8)和待测光纤接口(12)，其特征在于，包括分布式反馈激光器(1)和可调衰减器(14)，分布式反馈激光器(1)被配置为采用多三角波型变化的驱动电流进行频率调谐输出啁啾光，可调衰减器(14)被配置为衰减反射光功率；分布式反馈激光器(1)的输出端与掺铒光纤放大器(4)的输入端连接，掺铒光纤放大器(4)的输出端与第一光纤耦合器(5)的输入端连接，第一光纤耦合器(5)的第一输出端与第二光纤耦合器(6)的输入端连接，第二光纤耦合器(6)的第一输出端与三端口光纤环形器(8)的第一端口连接，三端口光纤环形器(8)的第二端口与待测光纤接口(12)连接，三端口光纤环形器(8)的第三端口与可调衰减器(14)的输入端连接；偏振接收机(3)的第一输入端连接可调衰减器(14)的输出端，其第二输入端连接第二光纤耦合器(6)的第二输出端。2.根据权利要求1所述的一种机载光缆连接故障定位系统，其特征在于，还包括第三光纤耦合器(7)、正交接收机(2)以及延迟光纤线(13)，第一光纤耦合器(5)的第二输出端与第三光纤耦合器(7)的输入端连接，第三光纤耦合器(7)的第一输出端与延迟光纤线(13)的一端连接，延迟光纤线(13)的另一端与正交接收机(2)的第一输入端连接，第三光纤耦合器(7)的第二输出端与正交接收机(2)的第二输入端连接。3.根据权利要求1所述的一种机载光缆连接故障定位系统，其特征在于，还包括数字
‑
模拟转换器(9)、模拟
‑
数字转换器(10)和工控机(11)，工控机(11)的输出端与数字
‑
模拟转换器(9)的输入端连接，数字
‑
模拟转换器(9)的输入端与分布式反馈激光器(1)的输入端连接；模拟
‑
数字转换器(10)的输入端连接偏振接收机(3)和正交接收机(2)的输出端，其输出端与工控机(11)的输入端连接。4.根据权利要求1
‑
2任意所述的一种机载光缆连接故障定位系统，其特征在于，所述第一光纤耦合器(5)、第二光纤耦合器(6)、第三光纤耦合器(7)均采用保偏2
×
2光纤耦合器。5.一种机载光缆连接故障定位方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，所述数字
‑
模拟转换器(9)输出幅度呈三角形周期变化的电压信号U(t)；步骤S2，所述分布式反馈激光器(1)接收所述电压信号U(t)，输出频率先正向变化、再反向变化的啁啾光；步骤S3，所述啁啾光经过所述掺铒光纤放大器(4)，得到光功率恒定的啁啾光；步骤S4，所述光功率恒定的啁啾光通过所述第一光纤耦合器(5)，分为探测光和参考光；步骤S5，所述探测光通过所述第二光纤耦合器(6)，分为入射光和第一本振光；所述参考光通过第三光纤耦合器(7)，分为信号光和第二本振光；步骤S6，所述入射光通过所述三端口光纤环形器(8)，进入待测光纤，得到背向瑞利散射光；步骤S7，所述背向瑞利散射光经过可调衰减器(14)，进入所述偏振接收机(3)，所述第一本振光直接进入所述偏振接收机(3)，得到电压信号U
RX
(t)、U
RY
(t)，其中，U为电压，R代表反射仪，X或Y分别代表两个垂直偏振态，t代表采样时间；所述信号光经过所述延迟光纤线(13)进入所述正交接收机(2)，所述第二本振光直接进入所述正交接收机(2)，得到电压信号U
II
(t)、U
IQ
(t)，其中，下标第一个字母I代表干涉仪，下标第二个字母I或Q分别代表两个
正交相位；步骤S8，将所述电压信号U
RX
(t)、U
RY
(t)、U
II
(t)和U
IQ
(t)输入模拟
‑
数字转换器(10)，转换为数字信号序列U
RX
(k)、U

【专利技术属性】
技术研发人员：陈典，徐馗，徐敏喆，姚琪，莫文静，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：