Устройство для измерения расстояния до места повреждения волоконного световода

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ВОЛОКОННОГО СВЕТОЮДА, содержащее последовательно соединенные задакиций генератор, формирователь зондирующего импульса, источник оптического излучения, полупрозрачное зеркало, фотоприемник, расположенный симметрично источнику оптического излуче .ния относительно плоскости полупрозрачного зеркала, счетчик и генератор счетных импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем что, с целью повьваения точности измерения, в устройство введены схема совпадения. И, выход которой подсоединен к входу счетчика, а один из входов - к генератору счетных импульсов, тактируемый фронтом 2-триггер, выход которого подключён к второму входу схемы И, а вход синхронизации - к генератору счетных импульсов,Т -триггер, выход которого соединен с входом управления D -триггера , а вход - с выходом фотоприемника , дополнительный фотоприемник, линия задержки, включенная между вы- , ходом дополнительного фотоприемника 1 и входом синхронизации задающего (Л генератора, причем вход дополнительного фотоприемника оптически сопряжен с одним концом эталонного световода , другой конец которого сопряжен с полупрозрачным зеркалом. 8

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(511 0 01 Я 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) .3565394/40-23 (22) 22. 03. 83 (46 ) 07. 07. 84. Вюл. В 25 (72) В.Н.Урядов, В. И. Синкевич, Я.В.Алишев и A.A.Ìàðüåíêîâ (71) Минский радиотехнический институт (53) 621. 4(088. 8) (б ) 1. "Радиотехника", 1982, т. 37;

Р 2, с. 87-90.

2. Патент Великобритании

9 1532980, кл. G 01 8 17/00, 1979. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДПЯ ИЗМЕРЕНИЯ

РАССТОЯНИЯ ДО МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ВОЛОКОННОГО СВЕТОВОДА, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, формирователь зондирующе". го импульса, источник оптического излучения, полупрозрачное зеркало, Фотоприемник, расположенный симметрично источнику оптического излуче,ния относительно плоскости полупрозрачного зеркала, счетчик и генератор счетных импульсов, о т л и ч а ющ е е с я тем,, что, с целью повьзаения точности измерения, в устройство введены схема совпадения И, выход которой подсоединен к входу счетчика, а один из входов — к генератору счетных импульсов, тактируемый фронтом

Q-триггер, выход которого подключен к второму входу схемы И, а вход синхронизации — к генератору счетных импульсов,Т - триггер, выход которого соединен с входом управления О -триггера, а вход — с выходом фотоприем- .ника, дополнительный фотоприемник, линия задержки, включенная между выходом дополнительного фотоприемника Е и входом синхронизации задающего генератора, причем вход дополнительного фотоприемника оптически сопря- ще жен с одним концом эталонного свето- % вода, другой конец которого сопряжен с полупрозрачным зеркалом.

1101766

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использова: но для определения расстояния до места повреждения волоконного свето,вода о неизвестным волновым сопротивлением, а также для измерения длины световода, который не имеет повреждений.

Известны. устройства для измерения расстояния до места повреждения волоконного световода, осуществляю- 10 щие измерение на основе локационного метода путем определения времени распространения светового импульса в прямом и обратном направлениях вдоль длины между одним доступным 35 концом кабеля и местом обрыва. Устройства содержат источник излучения, устройство оптического разделения, фотоприемник и устройство измерения расстояния (1) . 20

Подобные устройства не обеспечивают высокой точности измерения, так как они практически не учитывают изменения скорости распространения света по волоконному световоду при испытании различных образцов световодов.

Наиболее близким к изобретению является устройство для измерения расстояния до всякой неоднородности, у» содержащее задающий генератор, формирователь зондирующего импульса, источник оптического излучения, полупрозрачное зеркало, фотоприемник, генеРатоР счетных импульсов и счет- 35 чик.

Измерение осуществляется путем. света импульсов, поступивших от генератора счетных импульсов в счетчик за время, в течение которого зондиру-40 ющий импульс, введенный в волоконный световод при помощи источника оптического излучения, дойдет до места повреждения световода и, отразившись, вернется обратно (2) .

В известном устройстве расстояние 45 до места повреждения волоконного световода определяется иэ соотношения сй

2ь где с — скорость света в вакууме;

at — измеренный временной интервал, определенный по показаниям счетчика; показатель преломления сердцевины волоконного световода. 5

При эксплуатации линий связи, построенных на основе волоконных световодов, значение Q известно лишь ориентировочно (с погрешностью не менее 10-20%), что приводит практи- >О чески к полной потере ценности подобных измерений.

Кроме того, стартовый сигнал на, счетчик подается от задающего генера" тора одновременно с запуском формиро- 5 вателя зондирующего импульса. Следовательно задержка срабатывания формирователя зондирующего импульса и задержка появления импульса оптического излучения относительно импульса накачки включаются в интервал времени измерения расстояния до места повреждения волоконного световода.

Цель изобретения — повьааение точности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для измерения расстояния до места повреждения волоконного световода, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, формирователь зондирующего импульса, источник оптического излучения, полупрозрачное зеркало, фотоприемник, расположенный симметрично источнику оптического излучения относительно плоскости полупрозрачного зеркала, счетчик и генератор счетных импульсов, введены схема совпадения И, выход которой подсоединен к входу счетчика, а один из входов — к генератору счетчных импульсов, тактируемый Фронтом D -триггер, выход которого подключен к второму входу схемы И, а вход синхронизациик генератору счетных импульсов, Т-трйггер, выход которого соединен с входом управления D --триггера, а вход — с выходом фотоприемника, доTIoJIHHTGJIbHHA фотоприемник, линия задержки, включенная между выходом дополнительного фотоприемника и входом синхронизации задающего генератора, причем вход дополнительного фотоприемника оптически сопряжен с одним концом эталонного световода, другой конец которого сопряжен с полупрозрачным зеркалом.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства для измерения расстояния до места повреждения волоконного световода; на Фиг. 2 — временные диаграммы напряжений на выходах различных блоков устройства а) — Т-триггера; 9 — генератора счетных импульсов; Ъ) — D -- триггера; ;2) — схемы И

Устройство для измерения расстояния до места повреждения волоконного световода содержит задающий генератор 1, формирователь 2 зондирующего импульса, источник 3 оптического излучения, полупрозрачное зеркало 4, Фотоприемник 5, эталонный отрезок волоконного световода 6, линию задержки 7, дополнительный фотопрйемник 8, Т-триггер 9, тактируемый фронтом

D-триггер 10, схему совпадения И 11, генератор 12 счетных импульсов и счетчик 13. . \

Импульсный задающий генератор 1 формирует импульсную последовательность для управления блоком 2, который формирует зондирующий импульс, 1101766 преобразующийся в оптический при помощи источника 3 излучения, в качестве последнего может использоваться полупроводниковый лазер. Полупрозрач-, ное зеркало 4 необходимо для того, чтобы пропускать зондирующий оптический импульс от источника 3 излучения в исследуемый волоконный световод, а отраженный от места повреждения световода оптический импульс .направлять на фотоприемник 5. Кро-- 10 ме того, полупрозрачное зеркало 4 позволяет ввести часть энергии оптического зондирующего импульса в эталонный отрезок волоконного светово да 6, который изготавливается из 15 тех же материалов, что и исследуемый волоконный световод. Лучше всего, если световод 6 отрезается от одного из концов исследуемого волоконного световода. Эталонный отрезок б необходим для установления частоты следования зондирующих оптических импульсов и при генерации этих импульсов выполняет функции времяэадающего элемента.

Дополнительный фотоприемник 8 преобразует оптический импульс в электрический импульс синхронизации эадаю-. щегс генератора 1.

Линия задержки 7 служит для установления необходимого соотношения между периодом следования зондирующих и счетных импульсов. фотоприемник 5 преобразует оптический импульс, отраженный от неоднородности в световоде, в электрический. Т-триггер 9 формирует измеряемый интервал време, ни, который определяется промежутком времени межцу приходом зондирующего импульса, отраженного от входного торца исследуемого световода и импуль- 0 са, отраженного от места обрыва этого световода. Тактируемый фрон. том )3-триггер 10 и схема совпадения И 11 служат для сравнения импульсных последовательностей на выхо-45 дах Т-триггера 9 и генератора 12 счетных импульсов и для управления, процессом заполнения счетчика 13 импульсами генератора 12.

Устройство для измерения расстоя" ния до места повреждения волоконного световода работает следующим образом.

С приходом каждого управляющего импульса от задающего генератора 1 на вход блока 2, на его выходе формируется электрический импульс, который поступает на источник 3 оптического излучения, преобразующий электрический импульс в оптический.

Полупрозрачное зеркало 4 делит луч источника излучения на два, 60 один иэ которых проходит через зеркало и вводится в исследуемый световод, а другой, отражаясь от зеркала - в эталонный отрезок волоконного световода б. 65

Оптический зондирующий импульс после прохождения отрезка световода.б преобразуется дополнительным фотоприемником 8 в электрический и поступает на линию задержки 7, параметры которой выбираются так, чтобы суммарное время задержки сигнала в блоках 1-3, 7 и 8 равнялось периоду следования счетных импульсов генератора 12.

Импульс с выхода линии задержки 7 подается на вход синхронизации задающего генератора 1 и осуществляет запуск последнего в строго определенный момент времени.

Описанный процесс периодически повторяется, что и обеспечивает генерацию последовательности зондирующих оптических импульсов, период которой зависит от задержки импульса в эталонном отрезке световода б и выбирается таким образом, чтобы он превосходил время распространения зондирующего импульса по исследуемому световоду максимальной длины.

При вводе зондирующего импульса в исследуемый световод часть энергии отражается от его входного торца и направляется полупрозрачным зеркалом на фотоприемник 5, преобразующий оптический импульс в электрический и опрокидывающий им Т-триггер 9.

Отраженный от места повреждения.световода оптический импульс распостраняется по световоду в обратном направлении и, отразившись от полупрозрачного зеркала 4, также попадает на вход фотоприемника 5, преобразуется им в электрический импульс и возвращает Т-триггер в исходное состояние.

Таким образом, на выходе Т-триггера формируется временной интервал, который определяется временем прохождения оптического зондирующего импульccl по исследуемому световоду до места повреждения и обратно. .Поскольку зондирующие импульсы периодически повторяются, то на выходе Т-триггера формируется периодическая последовательность временных интервалов, которые необходимо йэмерять.

Процесс измерения осуществляется в течение нескольких периодов повторения измеряемого интервала путем сравнения последовательности счетных импульсов (фиг. 2S) с последовательностью импульсов на выходе Т-триггера (фиг. 2a) . Период последней,. однозначно определяется скоростью распространения света в эталонном отрезке световода 6, а длительность импульса равна времени распространения света по исследуемому световоду до места повреждения и обратно.

Процесс измерения начинается, когда передний фронт .импульса счетной последовательности (фиг. 25) совпадает T,) с задним фронтом им-

1101766

Составитель И.Зуевская

Редактор P,Öèöèêà Техред Л. Микеш Корректор A.Âëàñåíêî

Заказ 4759/30 Тираж 711 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 пульса измеряемой последовательности (фиг. 2a| и заканчивается, когда передний фронт импульса счетной последовательности совпадает (Т ) с передним фронтом импульса измеряемой пбследовательности вследствие отличия частот следования..

В течение времени Тд -T< в счетчик з,аписываются импульсы счетной последовательности. Величина, равная произведению их числа на разность периодов следования счетной и измеряемой последовательности, равна расстоянию до места повреждения световода.

Применение предлагаемого устройст-15 ва, позволяет в 2-3 раза увеличить производительность труда, так как отпадает необходимость в трудоемких измерениях показателя преломления. световода и в последующей математической обработке результатов измерений.

Использование в предлагаемом устройстве схемы формирования импульсной последовательности позволяет в

2-3 раза снизить требования к быстродействию цифровой измерительной части устройства. При этом существенно снижается стои мость устройства . без ухудшения его метрологических характеристик.