СПОСОБ ПОИСКА ТРАССЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОВРЕЖДЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ
METHOD OF ROUTE SEARCH AND DETERMINING PLACE OF OPTICAL CABLE FAULT

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поиска трассы оптического кабеля и локализации места повреждения оптического волокна кабеля.
Известны способы [1-3] определения расстояния до места повреждения оптического кабеля с помощью импульсного оптического рефлектометра, заключающиеся в том, что с одного конца кабеля измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, на характеристике обратного рассеяния оптического волокна идентифицируют отображение повреждения оптического волокна и по характеристике обратного рассеяния оптического волокна определяют расстояние до места повреждения оптического волокна. Погрешность отсчета этого расстояния по трассе прокладки кабеля и определяет в основном погрешность локализации места повреждения оптического волокна на трассе. Это обусловлено погрешностью определения трассы и разностью между расстоянием, отсчитываемым по трассе, длиной кабеля и длиной оптического волокна. Поскольку в среднем строительная длина оптического кабеля составляет 4-6 км, эта погрешность велика, что требует уточнения места повреждения с поверхности земли. Данный способ не предназначен для поиска трассы прокладки оптического кабеля.
Известны способы [4-6] определения расстояния до места акустического и, в частности, вибрационного воздействия на оптический кабель с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности импульса, заключающиеся в том, что с одного конца кабеля измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, на характеристике обратного рассеяния оптического волокна идентифицируют отображение воздействия на оптический кабель и по характеристике обратного рассеяния оптического волокна определяют расстояние до места воздействия. Эти методы не предназначены для поиска трассы оптического кабеля и определения места повреждения оптического волокна кабеля.
Известны способы [7-9] для определения места повреждения оптического кабеля с металлическими элементами, заключающиеся в том, что с одного конца кабеля с помощью импульсного оптического рефлектометра измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, с поверхности земли на кабель воздействуют импульсами направленного электромагнитного излучения, по каналу связи эти импульсы синхронизируют с зондирующими оптическими импульсами оптического рефлектометра, точку воздействия перемещают вдоль трассы прокладки над кабелем, на конце оптического кабеля, с которого производят измерения в цепи «металлический проводник - земля», принимают электрические импульсы, наведенные импульсами направленного электромагнитного излучения, масштабируют интервалы времени распространения импульсов в оптическом волокне и в цепи «металлический проводник - земля», оценивают расстояние до места повреждения оптического волокна по его характеристике обратного рассеяния и расстояние до местоположения точки воздействия по задержке импульсов в цепи «металлический проводник - земля», и определяют место повреждения кабеля на трассе по местоположению точки воздействия импульса направленного излучения, для которой эти расстояния равны. Данные способы не применимы для оптических кабелей без металлических элементов.
Известен способ [10] обнаружения трассы диэлектрического оптического кабеля с поверхности грунта, основанный на возбуждении испытательного сигнала, распространяющегося вдоль отыскиваемого кабеля, и определении трассы кабеля по фиксированному сигналу, в качестве испытательного сигнала используют модулированный оптический сигнал, распространяющийся по одному из оптических волокон оптического кабеля, создают переменный во времени локальный изгиб этого оптического волокна путем механического воздействия источником низкочастотных механических колебаний, осуществляемого продольно-поперечным относительно предполагаемой трассы кабеля его перемещением, и по максимальной величине принимаемого низкочастотного сигнала судят о трассе следования кабеля. Основные проблемы осуществления данного способа связаны с тем, что для получения удовлетворительного сигнала на приеме необходима достаточно большая мощность источника низкочастотных механических колебаний, что, в свою очередь, обусловливает его массогабаритные характеристики, ограничивает разрешающую способность способа и протяженность участка трассы, на котором можно реализовать способ. Увеличение массогабаритных характеристик источника низкочастотных механических колебаний приводит к увеличению затрат на его перемещение по трассе. Определенные неудобства создает необходимость подключения к кабелю с двух сторон участка. При этом данный способ не позволяет определять место повреждения оптического кабеля.
Сущностью предлагаемого изобретения является расширение области применения.
Эта сущность достигается тем, что согласно способу поиска трассы и определения места повреждения оптического кабеля в оптическое волокно вводят модулированный зондирующий сигнал, а над кабелем продольно-поперечно относительно предполагаемой трассы кабеля перемещают источник направленного вибрационного воздействия, при этом по отдельному каналу связи управляют перемещениями источника направленного вибрационного воздействия и уровнем вибрационного воздействия, предварительно с помощью импульсного оптического рефлектометра, источник оптического излучения которого имеет длину когерентности меньше длины зондирующего импульса, измеряют характеристику обратного рассеяния оптического волокна, затем с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности зондирующего импульса, измеряют характеристику обратного рассеяния того же волокна при отсутствии вибрационного воздействия, затем производят вибрационное воздействие на кабель с поверхности земли, перемещая источник направленного вибрационного воздействия над предполагаемой трассой, с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра, у которого длина когерентности оптического источника излучения больше длительности зондирующего импульса, измеряют характеристику обратного рассеяния того же волокна при вибрационном воздействии и совместно обрабатывают характеристики обратного рассеяния, измеренные импульсными оптическими рефлектометрами до начала и при вибрационном воздействии, и определяют трассу прокладки кабеля по местоположению источника направленного вибрационного воздействия, при котором разница между характеристиками обратного рассеяния, измеренными с помощью фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра до начала и при вибрационном воздействии в месте вибрационного воздействия максимальна, а место повреждения оптического волокна кабеля определяют по местоположению источника направленного вибрационного воздействия, при котором на характеристиках обратного рассеяния оптического волокна, измеренных до и при вибрационном воздействии, участки, на которых идентифицируют повреждение и вибрационное воздействие, совпадают.
На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации заявляемого способа.
Устройство включает проложенный ниже поверхности земли 1 оптический кабель 2 с оптическим волокном 3, измерительная система 4, включающая оптический переключатель 5, импульсный оптический рефлектометр 6, фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 7, блок обработки и управления 8, блок отображений 9, а также соединенный с измерительной системой через канал связи 10 источник направленного вибрационного воздействия 11. Оптическое волокно 3 подключено ко входу оптического переключателя 5, первый выход которого соединен со входом импульсного оптического рефлектометра 6, а второй его выход - со входом фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра 7, выходы импульсного оптического рефлектометра 6 и фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра 7 соединены со входом блока обработки и управления 8, первый выход которого через канал связи 10 подключен ко входу источника направленного вибрационного воздействия 11, а второй выход подключен ко входу блока отображения 9.
Устройство работает следующим образом. Предварительно под действием сигнала от блока обработки и управления 8 оптический переключатель 5 подключает импульсный оптический рефлектометр 6 к оптическому волокну 3 оптического кабеля 2. Импульсный оптический рефлектометр 6 подает в оптическое волокно 3 зондирующий сигнал, измеряет характеристику обратного рассеяния оптического волокна и передает результаты измерений в блок обработки и управления 8. В блоке обработки и управления 8 на характеристике идентифицируются локальные события. После этого, под действием сигнала от блока обработки и управления 8 оптический переключатель 5 подключает фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 7 к оптическому волокну 3 оптического кабеля 2. Фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 7 подает в оптическое волокно 3 зондирующий сигнал, измеряет характеристику обратного рассеяния оптического волокна и передает результаты измерений характеристики в блок обработки и управления 8, в котором она сравнивается с характеристикой обратного рассеяния, измеренной импульсным оптическим рефлектометром 6, и на ней выделяются участки с локальными событиями. Затем под действием сигнала от блока обработки и управления 8, передаваемого через канал связи 10, включается источник направленного вибрационного воздействия 11. При работающем источнике направленного вибрационного воздействия 11 фазочувствительный импульсный оптический рефлектометр 7 подает в оптическое волокно 3 зондирующий сигнал, измеряет характеристику обратного рассеяния оптического волокна и передает результаты измерений характеристики в блок обработки и управления 8. В блоке обработки и управления 8 характеристики обратного рассеяния, измеренные фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 7 сравниваются с характеристиками обратного рассеяния, измеренными этим же рефлектометром, но при отсутствии воздействия, и с характеристикой обратного рассеяния, измеренной импульсным оптическим рефлектометром 6, по результатам обработки характеристик блок обработки и управления 8 через канал связи 10 регулирует уровень вибрационного воздействия и перемещения направленного вибрационного воздействия И. Результаты обработки поступают в блок отображения 9, который их и отображает. Блок обработки и управления 8 фиксирует координаты местоположения источника направленного вибрационного воздействия 11, при которых имеет место максимальная разница между характеристиками обратного рассеяния, измеренными фазочувствительным импульсным оптическим рефлектометром 7 без и при вибрационном воздействии, на участке характеристики, где это воздействие проявляется, и регистрирует их как координаты трассы прокладки кабеля. Кроме того, блок обработки и управления 8 фиксирует координаты местоположения источника направленного вибрационного воздействия 11, при которых участки характеристик, измеренных без вибрационного воздействия, отображающие повреждение оптического волокна, совпадают с участком характеристики, измеренной при вибрационном воздействии, отображающем локальное вибрационное воздействие, и регистрирует их как координаты места повреждения оптического волокна в кабеле.
В отличие от известного способа, которым является прототип, предлагаемый способ за счет применения фазочувствительного импульсного оптического рефлектометра обладает значительно более высокой чувствительностью к акустическим воздействиям на кабель, что значительно снижает требования к мощности и массогабаритным характеристикам источника направленного вибрационного воздействия и, как следствие, позволяет получить более узкую диаграмму направленности, существенно улучшить разрешающую способность и значительно увеличить длину участка, на котором он может быть реализован. В отличие от известного способа, которым является прототип, предлагаемый способ позволяет определять место повреждения оптического волокна кабеля.
ЛИТЕРАТУРА
1. SU 1677676.
2. Anderson, D.R., Johnson, L., Bell, F.G., [Troubleshooting optical-fiber networks. Understanding and using your optical time-domain reflectometer], Elsevier, 437 p. (2004).
3. Листвин A.B., Листвин B.H. Рефлектометрия оптических волокон // ЛЕСАРарт, Москва, 2005, 208 с.
4. US 5194847.
5. US 2013/0113629.
6. US 2014/0183360.
7. SU 1218476.
8. RU 2047869.
9. RU 2071074.
10. SU 1818600.