專利名稱：光纜機械性能試驗的瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纜機械性能試驗監(jiān)測裝置，尤其涉及一種光纜機械性能試驗的 瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測裝置。
背景技術(shù)：
光纜是用于保護光纖以減少其承受外界環(huán)境影響，提高光纖敷設能力和使用壽命 的基本技術(shù)手段。光纜可以避免光纖直接承受外界各種機械和環(huán)境的影響，所以機械性能 在光纜生產(chǎn)與應用中處于十分重要的地位。由于光纜的目的在于保護光纖，所以光纜的機 械性能試驗就以光纖傳輸性能的檢驗結(jié)果為基本依據(jù)。目前主要是監(jiān)測光纖的應變和衰耗 變化，監(jiān)測光纜機械性能的儀表基本都采用的是光纖應力應變測試系統(tǒng)。光纖應力應變測 試系統(tǒng)一般以PK2800或CD400為基礎(chǔ)，輔以光倒換開關(guān)以及控制計算機等以監(jiān)測多根光纖 的應變和衰耗。然而在光纜機械性能試驗中有很多試驗呈現(xiàn)出瞬態(tài)變化特性，如沖擊試驗、 反復彎曲試驗、扭轉(zhuǎn)試驗等。采用光開關(guān)切換光纖進行監(jiān)測無法捕捉到每根光纖所承受的 極端情況，所以目前大多以試驗完成后的殘余附加衰減來替代最能反映光纜承受外界影響 的最大光纖衰減變化。況且在反復彎曲和扭轉(zhuǎn)試驗中，光纜的變化在試驗完成后會由試驗 裝置主動恢復到正常狀態(tài)，所以光纖殘余附加衰減難以反映光纜所承受的機械試驗對光纖 的影響能力，特別是在需要定量研究光纜性能的光纜定型試驗和光纜技術(shù)研究中，目前的 光纜機械性能試驗性能監(jiān)測方法無法給出光纜的定量性能。不少國內(nèi)標準規(guī)定的光纜機械性能試驗方法都只是十分粗糙的性能通過性試驗， 這對提高我國光纜技術(shù)研究水平，定量分析光纜技術(shù)性能保險系數(shù)，減小采購和生產(chǎn)浪費 都產(chǎn)生了一定的制約。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，提供一種光纜機械性能試 驗的瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測裝置。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的基本思路由穩(wěn)定化光源產(chǎn)生監(jiān)測光信號，并通過光分波器分成多個光通路，用發(fā)送光耦合 器和接收光分波器使本裝置與原光纖應力應變測試系統(tǒng)實現(xiàn)共同對同一個待測光纜中的 各監(jiān)測光纖進行性能監(jiān)測，并用光功率探測與放大器對每個監(jiān)測光纖的輸出信號進行實時 監(jiān)測，從而實現(xiàn)對光纜機械性能試驗中衰耗瞬態(tài)變化的監(jiān)測。要解決的技術(shù)問題在光纜的沖擊、反復彎曲、扭轉(zhuǎn)等試驗中需要同時監(jiān)測纜中多根光纖的衰耗變化， 目前的光纜機械性能試驗監(jiān)測裝置由于采用光開關(guān)進行光纖切換，所以無法做到多根光纖 同時監(jiān)測，且難以捕捉到光纖的瞬態(tài)衰耗變化，本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題就是同時監(jiān)測 多根光纖的衰耗變化，并捕捉其變化最大值(光功率的最小值)，以提供更為準確的光纜受
3機械因素影響的性能指標控制量。采用的技術(shù)方案本發(fā)明采用分波器對穩(wěn)定光源進行分光，以提供4 32根光纖的監(jiān)測信號源，并 采用光耦合器與原有的光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)進行互聯(lián)兼容使用，再以多個光功率探測器 對每根待測光纖的傳輸光信號進行光功率監(jiān)測，為便于捕捉光衰耗的瞬態(tài)變化，可以采用 電壓變化跟蹤/最小值鎖定放大器或高速A/D變換器與數(shù)據(jù)存儲比較軟件程序?qū)饫|機械 試驗的光纖殘余附加衰減和衰耗變化瞬態(tài)值進行監(jiān)測分析，最后用電腦進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān) 測控制；也可以采用數(shù)字信號存儲比較器或數(shù)字信號處理器(DSP)進行光衰耗的瞬態(tài)變化 的捕捉。具體地說，本監(jiān)測裝置包括工作客體待測光纜和外聯(lián)監(jiān)測手段光纖應力應變監(jiān)測 系統(tǒng)；設置有穩(wěn)定化光源、光源分波器、發(fā)送光耦合器、接收光分波器和光功率探測與放 大器；穩(wěn)定化光源、光源分波器、發(fā)送光耦合器、待測光纜、接收光分波器和光功率探測 與放大器前后依次連接；發(fā)送光耦合器和接收光分波器分別與光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)的輸出端和輸入端 連接；一個光源分波器將穩(wěn)定化光源1的輸出分成4 32個監(jiān)測通路；每個監(jiān)測通路由 一個發(fā)送光耦合器、一個接收光分波器和一個光功率探測與放大器組成，對待測光纜中的 光纖進行衰耗監(jiān)測，監(jiān)測信號由光功率探測與放大器的輸出端輸出。本監(jiān)測裝置的工作原理是穩(wěn)定化光源發(fā)出的光信號經(jīng)過光源分波器分成4 32路的光信號，每個光信號通 過各自的發(fā)送光耦合器與來自光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)的各輸出端的信號耦合后送入待測 光纜中的各被監(jiān)測光纖；經(jīng)過各被監(jiān)測光纖的輸出光信號輸入到各接收光分波器，接收光 分波器6將各輸入的光信號都分為兩個部分一部分發(fā)送給光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)各輸入端，作為其各個通道有關(guān)應力應變的 監(jiān)測輸入；另一部分則送入各光功率探測與放大器進行光功率監(jiān)測；各光功率探測與放大器輸出端的輸出信號可作為本發(fā)明進一步擴展分析處理的 監(jiān)測信號。本發(fā)明具有下列優(yōu)點和積極效果①結(jié)構(gòu)簡單，無需價格昂貴的光開關(guān)等精密光電器件，即可同時實現(xiàn)光纜機械性 能試驗的最大衰耗變化和殘余附件衰減的監(jiān)測；并可以和現(xiàn)有光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)互聯(lián) 兼容使用，在光纜機械性能試驗中無需增加光纖的熔接工作量和測試試驗量，使光纜的多 纖瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測與應變監(jiān)測實現(xiàn)電子切換控制。②實現(xiàn)了以前難以完成的光纜機械性能試驗的最大衰耗變化監(jiān)測功能，可以提高 光纜機械性能試驗的測試準確度，為定量提供光纜機械性能指標提供基礎(chǔ)保證，可以為準 確了解光纜性能、降低成本和減小浪費提供支持。③適用于現(xiàn)有光纜試驗系統(tǒng)，對提高我國的光纜研發(fā)與生產(chǎn)技術(shù)水平有所幫助。


圖1是基本結(jié)構(gòu)框圖2是擴展1結(jié)構(gòu)框圖 (采用模擬最小值檢測和多個數(shù)據(jù)采集器)； 圖3是擴展2結(jié)構(gòu)框圖(采用模擬最小值檢測和單個數(shù)據(jù)采集器)；圖4是擴展3結(jié)構(gòu)框圖(采用多個數(shù)據(jù)采集器和存儲比較軟件最小值檢測)；
圖5是擴展4結(jié)構(gòu)框圖(采用單個數(shù)據(jù)采集器和存儲比較軟件最小值檢測)； 圖6是擴展5結(jié)構(gòu)框圖 (采用多個數(shù)據(jù)采集器和數(shù)字信號存儲比較器)；圖7是擴展6結(jié)構(gòu)框圖(采用單個數(shù)據(jù)采集器和數(shù)字信號存儲比較器)； 圖8是擴展7結(jié)構(gòu)框圖(采用數(shù)字信號處理器)。其中1-穩(wěn)定化光源；2-光源分波器；3-發(fā)送光耦合器；4-待測光纜；5-接收光分波器；6-光功率探測與放大器；7-光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)；8-電壓跟蹤/最小值檢測電路；9-A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器；10-監(jiān)測與控制計算機；11-數(shù)字信號存儲比較器；12-數(shù)字信號處理器(DSP)。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的核心是采用光耦合器將多路光功率監(jiān)測與原有的光纖應力應變監(jiān)測系 統(tǒng)互聯(lián)，并采用多路光功率探測的方式在光纜機械性能試驗中監(jiān)測光功率變化，以獲取衰 耗變化的最大值和殘余值。衰耗變化的最大值檢測可以采用模擬電壓最小值檢測電路的方 式實現(xiàn)，也可以采用A/D變換再用計算機軟件進行最小值功率檢測或最大衰耗檢測，還可 以采用A/D變換然后以數(shù)字信號存儲比較器等數(shù)字電路方式實現(xiàn)，或者以數(shù)字信號處理器 (DSP)加以實現(xiàn)。關(guān)閉穩(wěn)定化光源即可讓光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)正常工作，關(guān)閉光纖應力 應變監(jiān)測系統(tǒng)的光源或?qū)⑵涔ぷ魍ǖ狼袚Q到本裝置監(jiān)測的光纖以外，即可使本裝置正常工 作。一、基本結(jié)構(gòu)1、總體如圖1，本監(jiān)測裝置的基本結(jié)構(gòu)包括工作客體待測光纜4和外聯(lián)監(jiān)測手段光纖應 力應變監(jiān)測系統(tǒng)7 ；其特征在于
設置有穩(wěn)定化光源1、光源分波器2、發(fā)送光耦合器3、接收光分波器5和光功率探 測與放大器6;穩(wěn)定化光源1、光源分波器2、發(fā)送光耦合器3、待測光纜4、接收光分波器5和光功 率探測與放大器6前后依次連接；發(fā)送光耦合器3和接收光分波器5分別與光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)7的輸出端和輸 入端連接；一個光源分波器2將穩(wěn)定化光源1的輸出分成4 32個監(jiān)測通路；每個監(jiān)測通路由一個發(fā)送光耦合器3、一個接收光分波器5和一個光功率探測與 放大器6組成，對待測光纜4中的每根光纖進行衰耗監(jiān)測，監(jiān)測信號由光功率探測與放大器 6的輸出端輸出。2、功能塊1)穩(wěn)定化光源1穩(wěn)定化光源1是一種常用功能件，產(chǎn)生光功率穩(wěn)定的光信號輸出，以便將光纜的 衰耗變化以光功率的變化方式傳遞出來。2)光源分波器2光源分波器2是一種常用功能件，將一路光信號分成4 32路光信號，例如12路， 從而減少穩(wěn)定化光源的數(shù)量，以簡化結(jié)構(gòu)，降低成本。3)發(fā)送光耦合器3發(fā)送光耦合器3是一種常用功能件，將本裝置的監(jiān)測信號與光纖應力應變監(jiān)測系 統(tǒng)的監(jiān)測信號合路到一根光纖中，以實現(xiàn)本裝置與光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)的互聯(lián)兼容使用。4)接收光分波器5接收光分波器5是一種常用功能件，將待測光纜中監(jiān)測光纖的監(jiān)測輸出信號分成 兩路，以便分別送給本裝置的光功率探測器和光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)的探測器，從而使它 們實現(xiàn)互聯(lián)兼容使用。5)光功率探測與放大器6光功率探測與放大器6是一種常用功能件，將待測光纜中監(jiān)測光纖的輸出光信號 轉(zhuǎn)換為電信號并進行放大，以便于進行后續(xù)分析處理。二、擴展結(jié)構(gòu)1、采用模擬最小值檢測和多個數(shù)據(jù)采集的監(jiān)測裝置如圖2，本監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上擴展了電壓跟蹤/最小值檢測 電路8、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9、監(jiān)測與控制計算機10 ；光功率探測與放大器6、電壓跟蹤/ 最小值檢測電路8、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9和監(jiān)測與控制計算機10前后依次連接。本監(jiān)測裝置的工作原理是各光功率探測與放大器6的輸出送入對應的電壓跟蹤/最小值檢測電路8，由跟蹤 /最小值檢測倒換控制信號控制在電壓跟蹤和最小值檢測狀態(tài)間進行切換，電壓跟蹤/最 小值檢測電路8將檢測到的光纖最大衰耗或殘余附加衰減送入對應的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器 9進行模擬/數(shù)字變換，變換后表示各光纖輸出功率變化的信號送入監(jiān)測與控制電腦10對 最大衰耗及殘余附加衰耗進行控制分析顯示和保存等處理。
1)電壓跟蹤/最小值檢測電路8是一種常用功能件，可以實現(xiàn)電壓跟蹤放大，也可 以將瞬間出現(xiàn)的最小電壓捕捉到并保持住，以便于低速處理裝置也能對高速瞬態(tài)信號進行 分析。2)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9是一種常用功能件，將模擬電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；本 實施例的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9為多個，其目的在于采集每路監(jiān)測信號輸出，并進行模擬/ 數(shù)字轉(zhuǎn)換。3)監(jiān)測與控制計算機10是一種常用的用以實現(xiàn)信號監(jiān)測和控制的單片機或PC電腦。2、采用模擬最小值檢測和單個多通道數(shù)據(jù)采集的監(jiān)測裝置如圖3，本監(jiān)測裝置是將圖2中的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9變多個為單個，其目的在 于降低成本，減小電路復雜度。3、采用多數(shù)據(jù)采集器和存儲比較軟件檢測的監(jiān)測裝置如圖4，本監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上擴展了 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9和 監(jiān)測與控制計算機10 光功率探測與放大器6、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9和監(jiān)測與控制計算機10前后依次 連接。本監(jiān)測裝置的工作原理是光功率探測與放大器6的輸出送入對應的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9進行模擬/數(shù)字 變換，變換后表示各光纖輸出功率變化的信號送入監(jiān)測與控制計算機10進行功率最小值 或衰耗最大值檢測以及殘余衰耗檢測，并進行分析顯示和保存等處理。4、采用單個多通道高速數(shù)據(jù)采集器和存儲比較軟件檢測的監(jiān)測裝置如圖5，本監(jiān)測裝置是將圖4中的A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9變多個為單個，其目的在 于降低成本，減小電路復雜度5、采用多個數(shù)據(jù)采集器和數(shù)字信號存儲比較器的監(jiān)測裝置如圖6，本監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上擴展了 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9、 監(jiān)測與控制計算機10和數(shù)字信號存儲比較器11 光功率探測與放大器6、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9、數(shù)字信號存儲比較器11和監(jiān)測與 控制計算機10前后依次連接。本監(jiān)測裝置的工作原理是各光功率探測與放大器6的輸出信號送入A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9進行模擬/數(shù)字 變換，變換后表示各光纖輸出功率變化的信號送入數(shù)字信號存儲比較器11以保存信號的 變化并分析比較出最大瞬態(tài)衰減值。監(jiān)測與控制計算機10進行功率最小值或衰耗最大值檢測以及殘余衰耗檢測，并 進行分析顯示和保存等處理。數(shù)字信號存儲比較器11是一種常用功能件，保存代表電壓變化的數(shù)字信號并可 以進行大小比較分析的數(shù)字電路。6、采用單個多通道高速數(shù)據(jù)采集器和數(shù)字信號存儲比較器的監(jiān)測裝置如圖7，本監(jiān)測裝置是將圖6中的 /D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器9變多個為單個，其目的在 于降低成本，減小電路復雜度。
7、采用數(shù)字信號處理器的監(jiān)測裝置如圖8，本監(jiān)測裝置的結(jié)構(gòu)是在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上擴展了數(shù)字信號處理器 (DSP) 12和監(jiān)測與控制計算機10 ；光功率探測與放大器6、數(shù)字信號處理器(DSP) 12和監(jiān)測與控制計算機10前后依 次連接。本監(jiān)測裝置的工作原理是各光功率探測與放大器6的輸出送入數(shù)字信號處理器(DSP) 12進行功率最小值或 衰耗最大值檢測以及殘余衰耗檢測分析，最后將結(jié)果送入監(jiān)測與控制計算機10進行分析 顯示和保存等處理。數(shù)字信號處理器(digital signal processor, DSP)是一種獨特的微處理器，是以 數(shù)字信號來處理大量信息的器件。
權(quán)利要求
一種光纜機械性能試驗的瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測裝置，包括工作客體待測光纜(4)和外聯(lián)監(jiān)測手段光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)(7)；其特征在于設置有穩(wěn)定化光源(1)、光源分波器(2)、發(fā)送光耦合器(3)、接收光分波器(5)和光功率探測與放大器(6)；穩(wěn)定化光源(1)、光源分波器(2)、發(fā)送光耦合器(3)、待測光纜(4)、接收光分波器(5)和光功率探測與放大器(6)前后依次連接；發(fā)送光耦合器(3)和接收光分波器(5)分別與光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)(7)的輸出端和輸入端連接；一個光源分波器(2)將穩(wěn)定化光源(1)的輸出分成4～32個監(jiān)測通路；每個監(jiān)測通路由一個發(fā)送光耦合器(3)、一個接收光分波器(5)和一個光功率探測與放大器(6)組成，對待測光纜(4)中的光纖進行衰耗監(jiān)測，監(jiān)測信號由光功率探測與放大器(6)的輸出端輸出。
2.按權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測裝置，其特征在于擴展了電壓跟蹤/最小值檢測電路(8)、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器(9)和監(jiān)測與控制計算機 (10)光功率探測與放大器(6)、電壓跟蹤/最小值檢測電路(8)、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器(9)和 監(jiān)測與控制計算機(10)前后依次連接；A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器(9)或為多個，或為單個。
3.按權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測裝置，其特征在于 擴展了 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器(9)和監(jiān)測與控制計算機(10)光功率探測與放大器(6)、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器(9)和監(jiān)測與控制計算機(10)前后依 次連接；A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器(9)或為多個，或為單個。
4.按權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測裝置，其特征在于擴展了 A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器(9)、監(jiān)測與控制計算機(10)和數(shù)字信號存儲比較器 (11)光功率探測與放大器(6)、A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器(9)、數(shù)字信號存儲比較器(11)和監(jiān)測 與控制計算機(10)前后依次連接；A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集器(9)或為多個，或為單個。
5.按權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測裝置，其特征在于 擴展了數(shù)字信號處理器(12)和監(jiān)測與控制計算機(10)；光功率探測與放大器(6)、數(shù)字信號處理器(12)和監(jiān)測與控制計算機(10)前后依次連接。全文摘要
本發(fā)明公開了一種光纜機械性能試驗的瞬態(tài)衰耗變化監(jiān)測裝置，涉及一種光纜機械性能試驗監(jiān)測裝置。本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定化光源、光源分波器、發(fā)送光耦合器、待測光纜、接收光分波器和光功率探測與放大器前后依次連接；發(fā)送光耦合器和接收光分波器分別與光纖應力應變監(jiān)測系統(tǒng)的輸出端和輸入端連接；一個光源分波器將穩(wěn)定化光源的輸出分成4～32個監(jiān)測通路；每個監(jiān)測通路對待測光纜中的每根光纖進行衰耗監(jiān)測，監(jiān)測信號由光功率探測與放大器的輸出端輸出。本發(fā)明可同時實現(xiàn)光纜機械性能試驗的最大衰耗變化和殘余附加衰減的監(jiān)測；為定量提供光纜機械性能指標提供基礎(chǔ)保證；適用于現(xiàn)有光纜試驗系統(tǒng)。
文檔編號G01M11/08GK101900634SQ20101020078
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者雷吟 申請人:雷吟