Способ измерения распределения затухания и мест неоднородностей в волоконных световодах

 

Использование: измерение параметров волоконных световодов. Сущность изобретения: способ включает параллельное формирование двух биполярных кодовых электрических сигналов, преобразование их в композиционный кодовый электрический сигнал, который затем преобразуют в два униполярных кодовых электрических сигнала , модуляцию униполярными сигналами излучения лазера, последовательное зондирование исследуемого волоконного световода излучением лазера, прием сигналов обратного рассеяния либо отраженных сигналов и определение распределения затухания и мест неоднородностей путемвыполнения вычитания и корреляции электрических сигналов. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 М 11/02

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

1 (21) 4934190/10 (22) 05.05.91 (46) 23.04.93. Бюл. М 15 (71) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. М,К.Янгеля (72) А.И.Поврозин, И.С.Олейник, Г.А.Зимокосов, А.С.Русаловский, Н.П.Шевченко, В.В.Быканов. и В.В.Коровкин (73) Харьковский институт радиоэлектроники им. акад. M.Ê.ßíråëÿ (56) Healey P. 0ptlcal orthogonal pulse

compression codes by hopping — Electron

Lett, v. 17,1981, р.970-971.

Slschka F., Newton S.À. Nazarathy М..

Complementary correlation optical tune—

domain ref lectometry — Hewlett — Packard

Journal, 1988, р.14-21.

Изобретение относится к измерению параметров волоконных световодов, конкретно к бесконтактным методам измерения мест неоднородностей в волоконных световодах (ВС).

Целью изобретения является уменьшеwe времени измерения и расширение динамического диапазона.

На фиг.1 изображена структурная схема устройства, реализующая способ измерения распределения затухания и мест неоднородностей в ВС; ъ»,. фиг.2 и фиг,3— результаты моделирования эксперимента по измерению распределения затухания в волоконном световоде.

Устройство содержит генератор 1 дополняющих кодов, преобразователь 2 кодов, лазер 3, направленный ответвитель 4, Ы 1811599 А3 (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАТУХАНИЯ И МЕСТ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ (57) Использование: измерение параметров волоконных световодов. Сущность изобретения: способ включает параллельное формирование двух биполярных кодовых электрических сигналов, преобразование их в композиционный кодовый электрический сигнал, который затем преобразуют в два униполярных кодовых электрических сигнала, модуляцию униполярными сигналами излучения лазера, последовательное зондирование исследуемого волоконного световода излучением лазера, прием сигналов обратного рассеяния либо отраженных сигналов и определение распределения затухания и мест неоднородностей путем выполнения вычитания и корреляции электрических сигналов. 6 ил. волоконный световод 5, фотоприемчик 6, усилитель 7, аналого-цифровой преобразо- Q0 ватель (АЦП) 8," вычитающее устройство 9, ь кварцевый генератор 10, коррелятор 11, ъ дисплей 12, (Л

Узлы 1-3 соединены в последовательную электрическую цепь, Лазер 3, одно из плеч направленного ответвителя 4 и исследуемый ВС 5 являются последовательно подсоединенными элементами передающего оптического тракта. Одно из плеч направ- (д) ленного ответвителя 4 и фотаприемник 6 являются последовательно подсоединенными элементами приемного оптического тракта. Узлы 6-9, а также 11 и 12 соединены в последовательную электрическую н..пь.

Генератор 10 имеет электрическую связь с генератором 1 дополняющих кодов и с АЦП

1811599

8, а генератор 1 электрически связан с коррелятором 11.

Принцип реализации способа измерения распределения затухания и мест неоднородностей в ВС следующий. 5

Работа всего измерительного устройства как в режиме передачи, так и в режиме приема задается кварцевым генератором

10 и осуществляется на определенной частоте f. Эта частота определяет и ширину элементарного импульса кода. Генератор 1 вырабатывает биполярные дополняющие кодовые электрические сигналы, соответствующие дополняющим кодам /an/ и /an/, где

/an/ = а1„...an,...,аи, /a„/ = а1,...,an...„àè, N — число символов.

Например для длины кодов N = 8 может быть сформирована пара: 20

/ап/ = 1,1,1, - 1,1, I, - 1,1, /а / = 1,1,1, - 1,-1, -1,1,-1.

На выходе генератора 1 формируют композиционный кодовый электрический сигнал, соответствующий композиции

/cn/ = (/an/ /an/j, образованной по правилу присоединения кода /an/ к коду /an/.

Преобразователь 2 кодов преобразует биполярный композиционный кодовый электрический сигнал в два униполярных 30 кодовых электрических сигнала в соответствии с алгоритмами, /cn/ (1 + /сп/), + 1

/сп/ — — (1 /с /).

Этими униполярными кодовыми электрическими сигналами модулируют излучение лазера 3, формируя таким образом две кодовые зондирующие посылки Р/«/ и 40

P/«/ которыми через направленный ответвитель 4 осуществляют последовательное зондирование исследуемого ВС 5.

Рассеянные в обратном направлении сигналы Я/,„/ и Я/«/ через направленный

+ 45 ответвитель 4 принимают фотоприемником

6, усиливают усилителем 7, оцифровывают в

АЦП 8 и получают массивы 0 /«/ и Us/cn/

В вычитающем устройстве 9 производят вы- 50 читание сигналов 08/«/+и 0$/«/ и получают результирующие сигналы (Us/cn/ и

Us/cn/ )

В корреляторе 11 выполняют корреляции между результирующими сигналами 55 (0s/nn/ 0 /«/) и композиционным кодо" вым сигналом /cn/: (0з/сп 0з/«/ ) * / Cn / где! соответствует тактам генератора 10, а звездочка означает корреляцию.

При наличии в ВС мест неоднородностей, например сколов, стыков или сростков, реализация измерительного алгоритма приводит к появлению ложных пиков. Для устранения последних вводят корректирующие поправки, определяемые по результатам измерений.

Для достижения увеличения динамического диапазона на 3 дБ необходимо выполнить условие, заключающееся в том, чтобы композиции /cn/ были сформированы длиной N = 4, где К = 1,2,3...

ka фиг.2 и фиг.3 представлены результаты моделирования эксперимента по измерению распределения затухания отрезка

ВС с учетом шумов фотоприемника. Шумы фотоприемника имитировались с помощью генератора случайных чисел, Равномерно распределенная последовательность случайных чисел преобразовывалась в последовательность с нормальным законом распределения. Коэффициент затухания выбран равным 8 10 на полутакт, коэффициент обратного рассеяния задан величиной

-4

10 . Мощность зондирующего сигнала на входе ВС выбрана равной 3 мВт.

На фиг,2 представлены результаты, полученные для случая зондирования ВС кодовой посылкой длиной N = 4.

На фиг,3 (кривая 1) представлены результаты для случая зондирования ВС кодовой последовательностью длиной N = 64.

Кривая 2 соответствует случаю зондирования ВС композицией; составленной из двух дополняющих кодов длиной К = 64 по предлагаемому способу.

На фиг.2 и 3 по оси абсцисс отложено расстояние (в полутактах), а по оси ординат — величины измеренных сигналов (в дБ). Из графиков видно усредняющее действие корреляционной обработки сигналов, эффективность которой улучшается с увеличением длины кода.

Кривые фиг.2 и фиг.3 (кривая 1) получены по способу, изложенному в работе (2).

Кривая 2 (фиг.3) получена по предлагаемому способу и как показывают расчеты отношение сигнал/шум на 3 дБ выше, чем в случае, соответствующему кривой 1.

Формула изобретения

Способ измерения распределения затухания и мест неоднородностей в волоконных световодах, включающий параллельное формирование двух биполярных дополняющих кодовых электрических сигналов, пре-. образование их в униполярные кодовые электрические сигналы, модуляцию униполярными кодовыми электрическими сигна1811599

U,дБ

Л5

-H,1

526

6uz.2 лами излучения лазера, последовательное зондирование исследуемого волоконного световода модулированным излучением лазера, прием сигналов обратного рассеяния либо отраженных сигналов и цифровую обработку путем вычитания и корреляции электрических сигналов, отличающийся тем что с целью уменьшения времени измерения и расширения динамического диапазона, иэ биполярных дополняющих кодовых электрических сигналов формируют композиционный кодовый электрический

5 сигнал, который затем преобразуют в два униполярных кодовых электрических сигнала, 1811599 î

Я() ф Я

Фг

Составитель А. Поврозин

Редактор А. Купрякова Техред М.Моргентал Корректор Л. Филь

Заказ. 1466 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101