【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力通信，尤其是涉及电力通信运营安全的领域，具体涉及一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法。
技术介绍
1、新型电力系统的建设需要依靠信息物理融合技术，现在国家电网正在构建泛在电力物联网，大规模的光纤网络正在不断地铺设，电力通信光网络的稳定性和可靠性关系着信息物理融合后新型电网的安全有效运行。普通的人力巡察存在故障查找困难、排障时间长、修复成本过高等缺点，需要实时地监测光纤的故障隐患。
2、当前光纤断点定位的主要设备就是光时域反射计otdr(optical time-domainreflectometer)，光时域反射计采用的是背向散射和菲涅尔反射技术，其中背向散射技术是一种沿光纤长度上测量衰减的方法。光纤中的光功率绝大部分为前向传播，但有很少部分朝发光器背向散射。在发光器处利用分光器观察背向散射的时间曲线，从一端不仅能测量接入的均匀光纤的长度和衰减，而且能测出局部的不规则性、断点及在接头和连接器引起的光功率损耗。
3、中国专利cn202110527185.1公开一种光纤断点定位装置，融合传统otdr故障检测技术与相干探测振动监测技术，设置探测模式和断点标识模式，在探测模式下通过otdr模块和相干探测模块不断发出脉冲光并根据后向散射曲线的计算结果，测得光纤断点与fc/apc光纤接口的距离，根据断点前后还原的振动信号幅值具有较大差异进一步找到更准确的断点位置；在断点标识模式下，将人眼可见波段的较高功率激光打入光纤，激光在断点发生泄漏，会发射频率较低的间断闪烁激光，迅速定位光纤故障点。>
4、衡量otdr能够测量光纤链路上各种事件最大能力的量是动态范围，它决定了otdr所能测得的最长光纤距离。另外otdr还具有盲区，用来指示出可分别测量出来的两事件的最小距离，即两个事件的分辨率。其中衰减盲区(attenuation
5、deadzone)是强反射覆盖了测量数据的那部分otdr轨迹；事件盲区(event
6、deadzone)是反映两个反射事件之间的最小距离，仍可分辨出它们是两个彼此分开的事件。
7、otdr技术的这些局限性，使基于otdr技术的设备定位精度不高，导致不能够有效地将光缆断点的位置与实际断点地理位置联系起来，没有减轻维修人员查找光缆断点的难度。
技术实现思路
1、本专利技术针对otdr技术局限性所导致的光缆断点定位精度不高的情况，采用了从产生断点的光纤两头进行光时域反射测量，通过比较两头的反射时差来求得光缆断点的位置，本专利技术提供一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法。
2、本专利技术的技术方案：
3、一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，包括以下步骤：
4、s1先求出曲线低高频震荡部分的最高幅值与曲线低高频震荡部分前面一段曲线的幅值；
5、s2考虑到光纤断点有一个断崖式的下降，而光纤末端接头的曲线先上升而后下降，光纤断点在结束前有一段高频的震荡曲线，这种高频的震荡曲线的最高幅值与高频的震荡曲线前面一段曲线的幅值之比，大于曲线低频震荡部分的最高幅值与曲线低频震荡部分前面一段曲线的幅值之比；
6、s3通过求曲线的斜率变化来找到断崖式下降点，通过对最高幅值间的距离来发现曲线的高频震荡区，通过求高频震荡区的首振幅与盲区后首个下降点的振幅之比，来判断是否是断崖式下降点，最终决定断点位置。
7、优选的，具体包括以下步骤：
8、s11将曲线上的点记录到对应着一维数组a中；
9、s12求一维数组a的差分数组d，因为相邻下标对应等长的δt，差分数组d的值就映射成对应x点的斜率；
10、s13继续对差分数组d的求差分得到二次差分数组e，因为相邻下标对应等长的δt，二次差分数组e的值就可映射成对应x点的梯度；
11、s21跨越曲线最开始部分的盲区；
12、s22处理二次差分数组e中非零点，找出两直线的连接点；
13、s31判断连接点是否是光纤末端高频震荡曲线的连接点；
14、s32计算盲区末端点i(即盲区后首个下降点)到高频震荡开始点j的距离，并由此计算出光纤断点的位置；
15、s33同样从待测试光纤的另一端计算出断点的距离；
16、s34由待测试光纤从两头计算出的断点的距离比来求具体的断点位置。
17、优选的，s11所述曲线包括正常曲线、光纤存在跳接点曲线、异常情况曲线、非反射事件曲线和光纤存在断点曲线这五种otdr测试曲线；
18、s11具体操作方法为：每条曲线上的点由(x,y)构成，其中x值可用数组的下标乘以采样间隔δt来表示，因为按固定的等时间步长δt对输出脉冲后的反射信号进行采样，所以数组a中两元素的时间间隔距离tl就等于这两元素的编号之差乘以δt，故用一维数组a的下标来映射成对应的x；而y值就存入到数组a的元素中；这样每条曲线对应着一维数组a，数组a的值是曲线的y轴值，每时刻的值，数组每个元素是x轴的时刻值，由计算出此时刻对应的光纤长度l。
19、优选的，s12中对数组a作差分处理，即依次对数组a的元素求前后两元素的差值，获得差分数组d，数组d构成了测试曲线的斜率。
20、优选的，s13中继续对差分数组d作第二次差分处理，获得二次差分数组e，数组e中非零点构成了测试曲线的拐点。
21、优选的，s21中曲线由多条直线构成，每条直线边缘点内的各点的斜率相同，对应的第二次差分值为零，只有每条直线边缘点的第二次差分值不为零；数组e的第一个非零点的下标号i乘以脉冲宽度δt即是跨越盲区的时段；同时用下标号i对应的测试曲线的y轴值ai作为后向散射的功率最大值。
22、优选的，s22中对数组e后面的非零点的下标号j依次作处理，查看y轴的aj值是否小于ai的十分之一。
23、优选的，s31中若aj值小于ai的十分之一，则j就是激光遇到光纤断点的后向散射点了，否则将其认为是其它四种曲线的高频震荡部分。
24、优选的，s32中取l1＝(j-i)*δt作为这段测试曲线所代表的光纤断点的特征量。优选的，s33中对待测光纤的另一头做同样的处理，获得这段测试曲线所代表的光纤断点的特征量l2＝(j2-i2)*δt；
25、s34假设这根待测光纤的长度为l，则求出其断点处的位置为离第一次测试的头lp处，其中lp＝(l1/(l1+l2))*l。
26、本专利技术具有以下优点：
27、1.从光纤两头的激光发射后所收到的背向散射返回波形的变化来确定，是从定性角度判断光缆断点的，这样避开了激光在光纤中衰减的计算，这种计算因各种物理量的近似会导致测量光缆断点的不准确。
28、2.光纤的激光发射时刻，与由收到的背向散射返回波形的变化所确定的时刻，由这两个时刻构成光纤一头的测试时间t。
29、3.由分别求出光纤两头的测试时间做等比，并将等比值应用到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1先求出曲线低高频震荡部分的最高幅值与曲线低高频震荡部分前面一段曲线的幅值；S2考虑到光纤断点有一个断崖式的下降，而光纤末端接头的曲线先上升而后下降，光纤断点在结束前有一段高频的震荡曲线，这种高频的震荡曲线的最高幅值与高频的震荡曲线前面一段曲线的幅值之比，大于曲线低频震荡部分的最高幅值与曲线低频震荡部分前面一段曲线的幅值之比；
2.根据权利要求1所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，S1具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，S11所述曲线包括正常曲线、光纤存在跳接点曲线、异常情况曲线、非反射事件曲线和光纤存在断点曲线这五种OTDR测试曲线；
4.根据权利要求3所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，S12中对数组A作差分处理，即依次对数组A的元素求前后两元素的差值，获得差分数组D，数组D构成了测试曲线的斜率。
5.根据权利要求4所述的一种基于两头背向散射时差
6.根据权利要求5所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，S21中曲线由多条直线构成，每条直线边缘点内的各点的斜率相同，对应的第二次差分值为零，只有每条直线边缘点的第二次差分值不为零；数组E的第一个非零点的下标号i乘以脉冲宽度Δt即是跨越盲区的时段；同时用下标号i对应的测试曲线的y轴值Ai作为后向散射的功率最大值。
7.根据权利要求6所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，S22中对数组E后面的非零点的下标号j依次作处理，查看y轴的Aj值是否小于Ai的十分之一。
8.根据权利要求7所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，S31中若Aj值小于Ai的十分之一，则j就是激光遇到光纤断点的后向散射点了，否则将其认为是其它四种曲线的高频震荡部分。
9.根据权利要求8所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，S32中取L1＝(j-i)*Δt作为测试曲线所代表的光纤断点的特征量。
10.根据权利要求9所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，S33中对待测光纤的另一头做同样的处理，获得这段测试曲线所代表的光纤断点的特征量L2＝(j2-i2)*Δt；
...【技术特征摘要】
1.一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，包括以下步骤：s1先求出曲线低高频震荡部分的最高幅值与曲线低高频震荡部分前面一段曲线的幅值；s2考虑到光纤断点有一个断崖式的下降，而光纤末端接头的曲线先上升而后下降，光纤断点在结束前有一段高频的震荡曲线，这种高频的震荡曲线的最高幅值与高频的震荡曲线前面一段曲线的幅值之比，大于曲线低频震荡部分的最高幅值与曲线低频震荡部分前面一段曲线的幅值之比；
2.根据权利要求1所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，s1具体步骤为：
3.根据权利要求2所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，s11所述曲线包括正常曲线、光纤存在跳接点曲线、异常情况曲线、非反射事件曲线和光纤存在断点曲线这五种otdr测试曲线；
4.根据权利要求3所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，s12中对数组a作差分处理，即依次对数组a的元素求前后两元素的差值，获得差分数组d，数组d构成了测试曲线的斜率。
5.根据权利要求4所述的一种基于两头背向散射时差的光纤断点检测方法，其特征在于，s13中继续对差分数组d作第二次差分处理，获得二次差分数组e，数组e中非零点构成了测试曲线的拐...
【专利技术属性】
技术研发人员：耿立卓，郝雪，徐正清，刘子玥，冯书书，黄继杰，刘哲，董哲，刘璐，李帆，姚程亮，成雅超，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司培训中心，
类型：发明
国别省市：
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