本發(fā)明涉及利用光纖波長(zhǎng)矩陣來(lái)診斷光纖狀態(tài)的方法，屬于光纖故障診斷技術(shù)鄰域和fbg傳感器領(lǐng)域，用于光纖通信故障診斷，尤其適用于大規(guī)模光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)的診斷中。

背景技術(shù)：

近年來(lái)，fbg(光纖光柵)傳感器大量使用于各測(cè)溫、測(cè)壓等環(huán)境，fbg傳感器數(shù)據(jù)傳輸需要光纖作為傳輸通道，但是當(dāng)連接fbg傳感器的光纖中斷或者衰耗時(shí)就需要otdr進(jìn)行測(cè)試，這就增加了傳感器系統(tǒng)的成本和工序。

例如在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于pon網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行監(jiān)控時(shí)一般都采用融入otdr的集中式監(jiān)控方式，將otdr設(shè)置在局方光線路olt處，通過(guò)瑞利散射和菲涅爾反射來(lái)監(jiān)控各分支鏈路狀況，對(duì)出現(xiàn)的中斷或者故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)，而這種方式中往往通過(guò)分光器處理測(cè)試信號(hào)，為降低衰減，必須增大otdr的動(dòng)態(tài)范圍，增加了otdr成本，同時(shí)增加了盲區(qū)大小，并且隨著監(jiān)控的支路的數(shù)量增加，otdr無(wú)法有效應(yīng)對(duì)測(cè)試得到的曲線相互疊加引起的檢測(cè)誤差。

在例如申請(qǐng)?zhí)枮閏n201410776821.4的專(zhuān)利申請(qǐng)中，其對(duì)光網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試仍然采用otdr結(jié)合波峰檢測(cè)的方式，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)中的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試；又如在申請(qǐng)?zhí)枮閏n201310170697.2的專(zhuān)利申請(qǐng)中，其采用otdr本次檢測(cè)信號(hào)反射峰與以往測(cè)試信號(hào)的反射峰進(jìn)行對(duì)比，獲知發(fā)生變化的反射峰，從而實(shí)現(xiàn)故障或中斷定位。上述方法中，均是通過(guò)otdr以及與otdr配合使用的復(fù)雜外部設(shè)備，通過(guò)尋峰等算法，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障點(diǎn)或中斷點(diǎn)的檢測(cè)，其設(shè)備應(yīng)用成本高，系統(tǒng)運(yùn)維難度大，且檢測(cè)效果一般，對(duì)于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，尤其復(fù)雜的fbg傳感器網(wǎng)絡(luò)，效果欠佳。

此外，對(duì)現(xiàn)有的大規(guī)模光纖傳感器，往往采用復(fù)雜的光能量計(jì)算方式，來(lái)檢測(cè)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力變化，其計(jì)算復(fù)雜度高，且不能很好地適用于較長(zhǎng)的、分布較多的傳感器網(wǎng)絡(luò)。

如果能夠直接采用fbg解調(diào)儀，并且結(jié)合散射光的特性變化，設(shè)置簡(jiǎn)潔的光纖狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法以及傳感器監(jiān)測(cè)方法，就能夠有效降低傳感器系統(tǒng)的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種直接采用fbg解調(diào)儀實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖進(jìn)行狀態(tài)診斷的方法，該方法主要利用了光纖散射頻移和光纖應(yīng)力的關(guān)系來(lái)進(jìn)行光纖狀態(tài)監(jiān)測(cè)，避免了otdr設(shè)備的使用，有效降低了系統(tǒng)成本。

具體而言，本發(fā)明提供了一種基于光纖波長(zhǎng)矩陣的光纖診斷方法，該方法包括：對(duì)光纖進(jìn)行光源照射，所述光源以時(shí)間延時(shí)δt為間隔，調(diào)制脈寬；所述光纖中的測(cè)試點(diǎn)數(shù)為n；

使用fbg解調(diào)儀，以一時(shí)間周期t，掃描光纖中的散射光；

依據(jù)所述光纖軸向應(yīng)變與散射光頻率漂移量的關(guān)系，建立散射光波長(zhǎng)、光能量沿光纖軸向的分布，形成光纖波長(zhǎng)矩陣；

檢測(cè)所述光纖波長(zhǎng)矩陣的變化，依據(jù)所述變化，判斷光纖的狀態(tài)。

優(yōu)選地，對(duì)整條光纖依據(jù)預(yù)設(shè)的距離進(jìn)行測(cè)量，并記錄各測(cè)試點(diǎn)的散射光波長(zhǎng)及散射光能量，依據(jù)所述距離、波長(zhǎng)、能量，建立所述光纖波長(zhǎng)矩陣。這里需要指出，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述記載可以明了，當(dāng)以一固定脈沖光源對(duì)光纖照射時(shí)，并且以一固定周期檢測(cè)接收反射光，則相當(dāng)于在光纖中，每間隔一固定的距離設(shè)置了一測(cè)試點(diǎn)，由于光的傳播速度固定，也即等于在需要檢測(cè)的光纖中按照預(yù)設(shè)的距離進(jìn)行定點(diǎn)檢測(cè)。此外，這一預(yù)設(shè)距離，或者說(shuō)時(shí)間周期，是可以進(jìn)行調(diào)整的，可以依據(jù)檢測(cè)精度要求等進(jìn)行延長(zhǎng)或縮短。另外，該檢測(cè)的時(shí)間周期t甚至是可以以一定的規(guī)律變化的，也即時(shí)間間隔是變化的，例如兩次連續(xù)的時(shí)間周期t是變化的，那么，此時(shí)對(duì)應(yīng)的光纖中的相鄰兩測(cè)試點(diǎn)的間距，也是變化的，可以依據(jù)不同的需要進(jìn)行調(diào)整。

在一段距離內(nèi)，光纖會(huì)散射穩(wěn)定的波長(zhǎng)序列，也就是對(duì)應(yīng)一組穩(wěn)定的散射光頻移序列；當(dāng)出現(xiàn)外界干擾后散射光頻移會(huì)發(fā)生變化也就是散射光變化或者部分波長(zhǎng)消失以及能量會(huì)發(fā)生變化。

優(yōu)選地，所述散射光為布里淵散射光。布里淵散射光與其他散射光相比的另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是它的頻移變化量與溫度相關(guān)性比應(yīng)變的相關(guān)性要小得多(0.002％/℃)，這更有利于在惡劣環(huán)境下對(duì)光纖的狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。

優(yōu)選地，在每個(gè)時(shí)間周期t中，所述fbg解調(diào)儀接收一次散射光；通過(guò)在所述光源處設(shè)置第一光開(kāi)關(guān)、第二光開(kāi)關(guān)，并通過(guò)控制第一光開(kāi)關(guān)、第二光開(kāi)關(guān)打開(kāi)的時(shí)間延時(shí)δt，對(duì)所述光源調(diào)制脈寬。

優(yōu)選地，所述光纖軸向應(yīng)變與散射光頻率漂移量的關(guān)系為：

其中，i＝1,2,…,n，nib(e)為第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)光纖軸向拉伸時(shí)布里淵散射光頻率；nib(0)為光纖軸向無(wú)應(yīng)變應(yīng)力時(shí)布里淵散射光頻率；為比例系數(shù)；e為光纖的軸向應(yīng)變。

優(yōu)選地，檢測(cè)所述散射光波長(zhǎng)的變化，若所述散射光波長(zhǎng)改變，則判斷為對(duì)應(yīng)的所述光纖的測(cè)試點(diǎn)處的應(yīng)力發(fā)生變化。

優(yōu)選地，檢測(cè)所述散射光波長(zhǎng)變化，若所述光纖中一測(cè)試點(diǎn)處的散射光中，邊沿波長(zhǎng)丟失，則判斷該測(cè)試點(diǎn)處光纖發(fā)生彎折。

優(yōu)選地，檢測(cè)所述散射光波長(zhǎng)及能量變化，若所述光纖中一測(cè)試點(diǎn)處的散射光波長(zhǎng)發(fā)生整體偏移，且反射光能量減小，則判斷該測(cè)試點(diǎn)處光纖破裂。

優(yōu)選地，檢測(cè)所述散射光波長(zhǎng)及能量變化，若所述光纖中一測(cè)試點(diǎn)處的波長(zhǎng)丟失，反射光能量衰減，并且該測(cè)試點(diǎn)前距離內(nèi)波長(zhǎng)無(wú)變化，但反射光能量增大，則判斷該測(cè)試點(diǎn)光纜中斷。

優(yōu)選地，當(dāng)所述光纖波長(zhǎng)矩陣中大面積測(cè)試點(diǎn)的散射光波長(zhǎng)變化，則判斷對(duì)應(yīng)段光纖發(fā)生更換。

優(yōu)選地，當(dāng)矩陣中散射光的能量出現(xiàn)陡降時(shí)，則可以判斷該能量對(duì)應(yīng)的光纖位置為光纜的末端；這一末端可以是因?yàn)閿嗔言斐傻哪┒?，也可以是整條光纖的尾部末端。

優(yōu)選地，所述fbg解調(diào)儀處接收到的測(cè)試點(diǎn)的散射光的能量的時(shí)間間隔為：

其中，n(λs)為波長(zhǎng)為λs的光的折射率，δt為時(shí)間延時(shí)，每間隔δt測(cè)試一次，則相當(dāng)于在光纜中分布了n個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)之間的距離為l，則測(cè)試點(diǎn)的位置為：zi＝il，c0為光在真空中傳播的速率。

優(yōu)選地，第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)的散射光的功率為：

其中，zi為第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)位置，s(z,λg)為散射系數(shù)，a(x,λ)為正向傳播單位長(zhǎng)度的損耗系數(shù)，d(x,λ)是背向散射光單位長(zhǎng)度衰減系數(shù)，這三個(gè)參量都是和波長(zhǎng)有關(guān)的參量，具體數(shù)值可以查閱相關(guān)文獻(xiàn)。p(λg)為入射光在波長(zhǎng)λg處的功率，pi(zi,λg)為第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)在波長(zhǎng)為λg處的散射功率。依據(jù)該功率，即可以得到該測(cè)試點(diǎn)的散射光能量?；蚩梢詫⒃摴β室暈樯⑸涔饽芰俊?/p>

優(yōu)選地，該方法中，fbg檢測(cè)散射光，可以采用本發(fā)明提供的基于光纖波長(zhǎng)矩陣的光纖診斷系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，其包括光源、分束器、探測(cè)器、第一光開(kāi)關(guān)、第二光開(kāi)關(guān)、耦合器、fbg解調(diào)儀、光纜及中央控制器，所述中央控制器與第一光開(kāi)關(guān)、第二光開(kāi)關(guān)相連，第一光開(kāi)關(guān)、第二光開(kāi)關(guān)分別連接耦合器；所述fbg解調(diào)儀與第二光開(kāi)關(guān)相連；光源與分束器相連，分束器分別與探測(cè)器和第一光開(kāi)關(guān)相連，探測(cè)器將探測(cè)結(jié)果反饋給光源；耦合器與待測(cè)光纜相連。

優(yōu)選地，當(dāng)一定距離內(nèi)，光纖發(fā)生彎折、破裂、擠壓，散射波長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)變化，如彎折時(shí)光纖邊沿形成波長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)丟失，擠壓時(shí)波長(zhǎng)會(huì)整體發(fā)生偏移，破裂時(shí)會(huì)加長(zhǎng)分子間距使得波長(zhǎng)發(fā)生整體偏移，發(fā)射能量減小，以此為依據(jù)判斷光纜損耗。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：由于采用了上述技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在滿足光通信正常運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)利用fbg解調(diào)儀測(cè)試光纖狀態(tài)的目的，并且可以將本發(fā)明的技術(shù)方案應(yīng)用到例如大規(guī)模光纖傳感器網(wǎng)絡(luò)中，以及日常對(duì)光纖的故障定位、診斷中，實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖故障類(lèi)型的監(jiān)測(cè)，大大降低了人工成本，且構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，使用效果好。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為本發(fā)明一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為檢測(cè)的散射光能量以及散射光頻移沿著光纖長(zhǎng)度的分布式示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例一種應(yīng)用程序推薦方法及裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)明確，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其它實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，下述具體實(shí)施例或具體實(shí)施方式所提出的對(duì)于提高遠(yuǎn)距離fbg檢測(cè)效果的各個(gè)可實(shí)施方式或方法，是本發(fā)明為進(jìn)一步解釋具體的發(fā)明內(nèi)容而列舉的一系列優(yōu)化的設(shè)置方式，而該些設(shè)置方式之間均是可以相互結(jié)合或者相互關(guān)聯(lián)使用的，除非在本發(fā)明明確提出了其中某些或某一具體實(shí)施例或?qū)嵤┓绞綗o(wú)法與其他的實(shí)施例或?qū)嵤┓绞竭M(jìn)行關(guān)聯(lián)設(shè)置或共同使用。同時(shí)，下述的具體實(shí)施例或?qū)嵤┓绞絻H作為最優(yōu)化的設(shè)置方式，而不作為限定本發(fā)明的保護(hù)范圍的理解。

以下通過(guò)各個(gè)具體的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的可供優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)闡述。以下在各具體實(shí)施例中所涉及到的各具體參數(shù)數(shù)值，僅作為例舉而用，以方便對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式的解釋說(shuō)明，并不作為本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

實(shí)施例1：

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種基于光纖波長(zhǎng)矩陣的光纖診斷方法，它既能實(shí)現(xiàn)光通信正常運(yùn)行，又能實(shí)現(xiàn)利用fbg解調(diào)儀測(cè)試光纖的狀態(tài)，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

只考慮光纖中的散射主要為布里淵散射。設(shè)入射光的光波長(zhǎng)為λ0，距離l在{l1,l2}范圍內(nèi)一共分布著n個(gè)測(cè)試點(diǎn)。第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)的光纖軸向應(yīng)變與布里淵散射光頻率的漂移量的關(guān)系為：

式中，nib(e)為第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)光纖軸向拉伸時(shí)布里淵散射光頻率；nib(0)為光纖軸向無(wú)應(yīng)力時(shí)布里淵散射光頻率；為比例系數(shù)，約為0.5ghz/％；e為光纖的軸向應(yīng)變。則這些頻移序列對(duì)應(yīng)一個(gè)解調(diào)出的波長(zhǎng)序列λ1，λ2，…，λn。

當(dāng)在這個(gè)距離測(cè)量范圍內(nèi)，光纖的狀態(tài)發(fā)生變化，例如光纖發(fā)生彎折、破裂、擠壓時(shí)，光纖的應(yīng)力會(huì)發(fā)生改變，從(1)可以知道，布里淵會(huì)發(fā)生頻率移動(dòng)，從而導(dǎo)致解調(diào)出的波長(zhǎng)序列λ1，λ2，…，λn也會(huì)發(fā)生變化，因此通過(guò)判斷波長(zhǎng)序列λ1，λ2，…，λn的狀態(tài)的變化就可以知道光纖的狀態(tài)，從而對(duì)光纜進(jìn)行診斷。除了用波長(zhǎng)進(jìn)行判斷意外，還可以通過(guò)散射能量進(jìn)行判斷。

假如設(shè)入射光的光能量分布為e(λ)，這個(gè)功率是波長(zhǎng)λ的函數(shù)。a(λ)為正向傳播單位長(zhǎng)度的損耗系數(shù)，則待測(cè)z處的光能量e(z,λ)為：

設(shè)光信號(hào)在z處散射，設(shè)散射系數(shù)為s(z,λg)，衰減系數(shù)為d(x,λg)，則輸入端接收到的光纖光柵的光能量為：

假如每隔一個(gè)延時(shí)δt測(cè)試一次，那么相當(dāng)于在光纜中分布了n個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)之間的距離為l，則測(cè)試點(diǎn)的位置為：zi＝il，n(λs)為波長(zhǎng)為λs的光的折射率。則在fbg解調(diào)儀處接收到的測(cè)試點(diǎn)散射光能量的時(shí)間間隔是：

根據(jù)上面的式子可以計(jì)算出第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)的散射功率為：

從上面的討論，我們可以得出下面的結(jié)論：

1.在一段距離內(nèi)，光纖會(huì)散射穩(wěn)定的波長(zhǎng)序列；當(dāng)出現(xiàn)外界干擾后波長(zhǎng)會(huì)發(fā)生變化或者部分波長(zhǎng)消失以及能量會(huì)發(fā)生變化；

2.當(dāng)一定距離內(nèi)，光纖的折射率發(fā)生穩(wěn)定變化，散射波長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)變化；例如當(dāng)光纖發(fā)生應(yīng)力變化，則散射波長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)變化，這可作為傳感器予以使用。

3.當(dāng)一定距離內(nèi)，光纖發(fā)生彎折、破裂、擠壓，散射波長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)變化，如彎折時(shí)光纖邊沿形成波長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)丟失，擠壓時(shí)波長(zhǎng)會(huì)整體發(fā)生偏移，破裂時(shí)會(huì)加長(zhǎng)分子間距使得波長(zhǎng)發(fā)生整體偏移，發(fā)射能量減小，以此為依據(jù)判斷光纜衰耗：

4.當(dāng)一定距離內(nèi)，光纖發(fā)生斷裂，該處波長(zhǎng)丟失，能量衰減，前段距離內(nèi)波長(zhǎng)無(wú)變化，但能量會(huì)發(fā)生增大，以此判斷光纜發(fā)生中斷。

5.對(duì)整條光纜按規(guī)則的短距離進(jìn)行測(cè)量，并以此為光纜的點(diǎn)數(shù)據(jù)，由于光纜存在一定穩(wěn)定性，其每個(gè)點(diǎn)的散射波長(zhǎng)和能量存在穩(wěn)定，以此作為光纜的識(shí)別數(shù)據(jù)，當(dāng)全程光纜大面積數(shù)據(jù)點(diǎn)發(fā)生散射波長(zhǎng)變化，即光纜發(fā)生更換。

基于本發(fā)明的上述分析及算法推導(dǎo)，在一具體的優(yōu)化實(shí)施方式中，本發(fā)明具體的測(cè)試方法可以如下進(jìn)行：

對(duì)光纖進(jìn)行光源照射，所述光源以時(shí)間延時(shí)δt為間隔，調(diào)制脈寬；所述光纖中的測(cè)試點(diǎn)數(shù)為n；

使用fbg解調(diào)儀，以一時(shí)間周期t，掃描光纖中的散射光；

依據(jù)所述光纖軸向應(yīng)變與散射光頻率漂移量的關(guān)系，建立散射光波長(zhǎng)、光能量沿光纖軸向的分布，形成光纖波長(zhǎng)矩陣；

檢測(cè)所述光纖波長(zhǎng)矩陣的變化，依據(jù)所述變化，判斷光纖的狀態(tài)。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，如圖2所示，為光纖波長(zhǎng)矩陣的圖形表示，是為檢測(cè)的散射光能量以及散射光頻移沿著光纖長(zhǎng)度的分布式示意圖，圖中x軸是沿著光纖長(zhǎng)度方向的分布，z軸是在響應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的光能量，y軸是在響應(yīng)檢測(cè)點(diǎn)的散射頻移。

對(duì)整條光纖依據(jù)預(yù)設(shè)的距離進(jìn)行測(cè)量，并記錄各測(cè)試點(diǎn)的散射光波長(zhǎng)及散射光能量，依據(jù)所述距離、波長(zhǎng)、能量，建立所述光纖波長(zhǎng)矩陣。這里需要指出，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)上述記載可以明了，當(dāng)以一固定脈沖光源對(duì)光纖照射時(shí)，并且以一固定周期檢測(cè)接收反射光，則相當(dāng)于在光纖中，每間隔一固定的距離設(shè)置了一測(cè)試點(diǎn)，由于光的傳播速度固定，也即等于在需要檢測(cè)的光纖中按照預(yù)設(shè)的距離進(jìn)行定點(diǎn)檢測(cè)。此外，這一預(yù)設(shè)距離，或者說(shuō)時(shí)間周期，是可以進(jìn)行調(diào)整的，可以依據(jù)檢測(cè)精度要求等進(jìn)行延長(zhǎng)或縮短。另外，該檢測(cè)的時(shí)間周期t甚至是可以以一定的規(guī)律變化的，也即時(shí)間間隔是變化的，例如兩次連續(xù)的時(shí)間周期t是變化的，那么，此時(shí)對(duì)應(yīng)的光纖中的相鄰兩測(cè)試點(diǎn)的間距，也是變化的，可以依據(jù)不同的需要進(jìn)行調(diào)整。

在一段距離內(nèi)，光纖會(huì)散射穩(wěn)定的波長(zhǎng)序列，也就是對(duì)應(yīng)一組穩(wěn)定的散射光頻移序列；當(dāng)出現(xiàn)外界干擾后散射光頻移會(huì)發(fā)生變化也就是散射光變化或者部分波長(zhǎng)消失以及能量會(huì)發(fā)生變化。

當(dāng)一定距離內(nèi)，光纖發(fā)生彎折、破裂、擠壓，散射波長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)變化，如彎折時(shí)，光纖邊沿形成波長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)丟失，波形會(huì)出現(xiàn)階梯狀；擠壓時(shí)波長(zhǎng)會(huì)整體發(fā)生偏移；破裂時(shí)會(huì)加長(zhǎng)分子間距使得波長(zhǎng)發(fā)生整體偏移，發(fā)射能量減小，以此為依據(jù)判斷光纜損耗。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述散射光為布里淵散射光。布里淵散射光與其他散射光相比的另一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)是它的頻移變化量與溫度相關(guān)性比應(yīng)變的相關(guān)性要小得多(0.002％/℃)，這更有利于在惡劣環(huán)境下對(duì)光纖的狀態(tài)進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，在每個(gè)時(shí)間周期t中，所述fbg解調(diào)儀接收一次散射光；通過(guò)在所述光源處設(shè)置第一光開(kāi)關(guān)、第二光開(kāi)關(guān)，并通過(guò)控制第一光開(kāi)關(guān)、第二光開(kāi)關(guān)打開(kāi)的時(shí)間延時(shí)δt，對(duì)所述光源調(diào)制脈寬。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述光纖軸向應(yīng)變與散射光頻率漂移量的關(guān)系為：

其中，i＝1,2,…,n，nib(e)為第i個(gè)測(cè)試點(diǎn)光纖軸向拉伸時(shí)布里淵散射光頻率；nib(0)為光纖軸向無(wú)應(yīng)變應(yīng)力時(shí)布里淵散射光頻率；為比例系數(shù)；e為光纖的軸向應(yīng)變。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，檢測(cè)所述散射光波長(zhǎng)的變化，若所述散射光波長(zhǎng)改變，則判斷為對(duì)應(yīng)的所述光纖的測(cè)試點(diǎn)處的應(yīng)力發(fā)生變化。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，檢測(cè)所述散射光波長(zhǎng)變化，若所述光纖中一測(cè)試點(diǎn)處的散射光中，邊沿波長(zhǎng)丟失，則判斷該測(cè)試點(diǎn)處光纖發(fā)生彎折。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，檢測(cè)所述散射光波長(zhǎng)及能量變化，若所述光纖中一測(cè)試點(diǎn)處的散射光波長(zhǎng)發(fā)生整體偏移，且反射光能量減小，則判斷該測(cè)試點(diǎn)處光纖破裂。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，檢測(cè)所述散射光波長(zhǎng)及能量變化，若所述光纖中一測(cè)試點(diǎn)處的波長(zhǎng)丟失，反射光能量衰減，并且該測(cè)試點(diǎn)前距離內(nèi)波長(zhǎng)無(wú)變化，但反射光能量增大，則判斷該測(cè)試點(diǎn)光纜中斷。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，當(dāng)所述光纖波長(zhǎng)矩陣中大面積測(cè)試點(diǎn)的散射光波長(zhǎng)變化，則判斷對(duì)應(yīng)段光纖發(fā)生更換。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，當(dāng)矩陣中散射光的能量出現(xiàn)陡降時(shí)，則可以判斷該能量對(duì)應(yīng)的光纖位置為光纜的末端；這一末端可以是因?yàn)閿嗔言斐傻哪┒?，也可以是整條光纖的尾部末端。

在一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述fbg解調(diào)儀處接收到的測(cè)試點(diǎn)的散射光的能量的時(shí)間間隔為：

其中，n(λs)為波長(zhǎng)為λs的光的折射率，δt為時(shí)間延時(shí)，每間隔δt測(cè)試一次，則相當(dāng)于在光纜中分布了n個(gè)測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)之間的距離為l，則測(cè)試點(diǎn)的位置為：zi＝il，c0為光在真空中傳播的速率。

實(shí)施例2：

在又一個(gè)具體的實(shí)施例中，我們對(duì)光纖進(jìn)行利用fbg解調(diào)儀的檢測(cè)時(shí)，可以采用如下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知曉，該基于光纖波長(zhǎng)矩陣的光纖診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，還可以采用與上述方法相配合的、與上述系統(tǒng)原理相同的其他可替代的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行上述檢測(cè)，該些常規(guī)的變化，也應(yīng)當(dāng)視為落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

在一具體的實(shí)施方式中，如圖1所示，該基于光纖波長(zhǎng)矩陣的光纖診斷系統(tǒng)包括光源、分束器、探測(cè)器、第一光開(kāi)關(guān)、耦合器、第二光開(kāi)關(guān)、fbg解調(diào)儀，光纜以及中央控制器。所述中央控制器(9)與第一光開(kāi)關(guān)(4)、第二光開(kāi)關(guān)(7)相連，第一光開(kāi)關(guān)(4)、第二光開(kāi)關(guān)(7)分別連接耦合器(5)；所述fbg解調(diào)儀(8)與第二光開(kāi)關(guān)(7)相連；光源(1)與分束器(2)相連，分束器(2)分別與探測(cè)器(3)和第一光開(kāi)關(guān)(4)相連，探測(cè)器(3)將探測(cè)結(jié)果反饋給光源(1)；耦合器(5)與待測(cè)光纜(6)相連。

在一具體的實(shí)施方式中，該系統(tǒng)可具體設(shè)置如下：包括至少一個(gè)寬帶光源(1)，中心波長(zhǎng)為1595nm,3db帶寬為1nm；分束器(2)，中心波長(zhǎng)為1595nm,,分光比為98:2；探測(cè)器(3)，采用的材料為ingaas的pin探測(cè)器。第一光開(kāi)關(guān)(4)，中心波長(zhǎng)為1550nm,允許通過(guò)的光脈寬為20ns；3db耦合器(5)，通光的中心波長(zhǎng)為1595nm，通光效率為95％；光纜(6)，長(zhǎng)度為10km,對(duì)于1595nm左右光纖的傳輸損耗為0.25db/km；第二光開(kāi)關(guān)(7)，中心波長(zhǎng)為1595nm，3db帶寬為1.5nm，允許通過(guò)的光脈寬為20ns；fbg解調(diào)儀(8)，可檢測(cè)的中心波長(zhǎng)為1595nm，檢測(cè)帶寬為20nm；中央控制器(9)，在一具體的實(shí)施方式中，可以采用fpga為核心建立中央控制器對(duì)第一光開(kāi)關(guān)以及2的延時(shí)進(jìn)行控制。

所述中央控制器控制第一光開(kāi)關(guān)、第二光開(kāi)關(guān)打開(kāi)的時(shí)間延時(shí)δt，對(duì)光源的脈寬進(jìn)行控制；針對(duì)所述脈寬，按照一固定的時(shí)間周期t進(jìn)行掃描，在每個(gè)時(shí)間周期t中，所述fbg解調(diào)儀接收一次光能量；并且形成光能量沿著光纖的分布圖；同時(shí)也獲得一組散射波長(zhǎng)序列，形成一組波長(zhǎng)隨著光線位置變化的分布圖；依據(jù)所述能量以及波長(zhǎng)分布圖，判斷光纜的狀態(tài)。

在一具體的實(shí)施方式中，利用第一光開(kāi)關(guān)和第二光開(kāi)關(guān)對(duì)光源的脈寬進(jìn)行控制，同時(shí)通過(guò)中央控制器對(duì)二者打開(kāi)的時(shí)間延時(shí)δt進(jìn)行精確控制。

在一具體的實(shí)施方式中，將δt按照一個(gè)固定的時(shí)間周期t進(jìn)行掃描，每增加一個(gè)時(shí)間周期，fbg解調(diào)儀解調(diào)光波長(zhǎng)一次，由于這個(gè)固定的延時(shí)和光纖長(zhǎng)度有對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可獲取波長(zhǎng)或者頻移沿著光纖的分布圖，此圖像可作為判斷光纜狀態(tài)的依據(jù)。

在一具體的實(shí)施方式中，將δt按照一個(gè)固定的時(shí)間周期t進(jìn)行掃描，每增加一個(gè)時(shí)間周期，fbg解調(diào)儀接收光能量一次，由于這個(gè)固定的延時(shí)和光纖長(zhǎng)度有對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此可獲取光能量沿著光纖的分布圖，此圖像可作為判斷光纜狀態(tài)的依據(jù)。

在一具體的實(shí)施方式中，當(dāng)延時(shí)δt的光能量出現(xiàn)陡降，其該延時(shí)δt對(duì)應(yīng)的光纜位置即判斷為光纜的末端。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明了，此處所說(shuō)的末端，并不僅僅指整條光纜物理上所說(shuō)的末端，該末端可以指整條完整光纜的實(shí)際末端，或者光纜由于彎折、中斷、故障等引起的光信號(hào)不能有效傳輸而形成的末端，或者由于其他原因造成的光纜不能正常工作或傳輸信號(hào)而形成的端點(diǎn)。

在一具體的實(shí)施方式中，如果該光纜末端長(zhǎng)度小于該光纜原有末端長(zhǎng)度，既判斷為該末端為光纜的中斷位置。

在一具體的實(shí)施方式中，當(dāng)測(cè)得延時(shí)δt的光能量值et小于該光纜以前標(biāo)定過(guò)的光能量值ec，既延時(shí)δt對(duì)應(yīng)的光纜位置在本次測(cè)試中出現(xiàn)衰耗。

在一具體的實(shí)施方式中，為了減小光源功率波動(dòng)對(duì)檢測(cè)結(jié)果帶來(lái)影響，在光源后面增加了分束器，分出光源的一部分光對(duì)光源光能量特性進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果信號(hào)反饋給光源，實(shí)現(xiàn)對(duì)光源的閉環(huán)控制。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分流程，是可以通過(guò)計(jì)算機(jī)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，所述的程序可存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法的實(shí)施例的流程。其中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)可為磁碟、光盤(pán)、只讀存儲(chǔ)記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機(jī)存儲(chǔ)記憶體(randomaccessmemory，ram)等。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。