本發(fā)明涉及光纜監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光纜溫度監(jiān)測的方法、中繼器及通信系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在超長距離光纜系統(tǒng)中，監(jiān)測系統(tǒng)的溫度會是重要的，因?yàn)闇囟扔绊懼饫|的傳輸狀況和使用壽命。已知的監(jiān)測溫度方法包括使用拉曼相干光時(shí)域反射測定(R-COTDR) 設(shè)備和技術(shù)，但此項(xiàng)技術(shù)中，輸入光纖的是脈沖光，其空間分辨率和信噪比、動態(tài)范圍、測量時(shí)間之間存在著矛盾。

更詳細(xì)的說，要提高測量的空間分辨率就必須降低脈寬，脈沖光的脈寬越窄，輸入光纖的光脈沖能量就越低，測量所需的帶寬也越寬，能量降低和測量帶寬增加都會使系統(tǒng)的信噪比變差，這樣測量所需的時(shí)間就會大大變長。R-COTDR采用的是連續(xù)光，這樣系統(tǒng)的信噪比就和空間分辨率沒有關(guān)系，有可能在不損失信噪比的情況下提高空間分辨率。

近年來，隨著密集型波分復(fù)用技術(shù)和摻鉺光纖放大器(EDFA) 技術(shù)的逐漸發(fā)展，中繼技術(shù)也逐步成熟，因此可顯著提高數(shù)據(jù)吞吐量，已得到了廣泛應(yīng)用。EDFA作為中繼器的核心元件，通常要使用隔離器，以防止線路中反射光逆向放大對EDFA造成的損害，但使用隔離器會造成背向散射信號不能按沿原路返回，以至難以檢測散射光信號。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超長光纜中用于分布式溫度測量的系統(tǒng)和方法，利用一種超長光纜中用于分布式溫度測量的系統(tǒng)和方法解決傳統(tǒng)的長距離光纖組的溫度測量分辨率低、信噪比損失大，且采用隔離器會造成背向散射信號不能按沿原路返回，以至難以檢測散射光信號的問題。

本發(fā)明的提供的技術(shù)方案為提供一種在超長光纜中用于分布式溫度測量的系統(tǒng)，包括第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)、第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)、上行單模光纖、下行單模光纖和中繼器，所述的上行單模光纖和下行單模光纖兩端分別與第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)和第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)連接；第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)和第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)的探測脈沖光在上行單模光纖與下行單模光纖的內(nèi)部；所述的上行單模光纖和下行單模光纖各個(gè)分段內(nèi)均安裝有中繼器。

所述的中繼器包括第一光放大器、第二光放大器、第一環(huán)回通道和第二環(huán)回通道，所述的第一光放大器和第二光放大器通過第一環(huán)回通道和第二環(huán)回通道連接并組成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

所述的上行單模光纖和下行單模光纖為各至少包括一根以上的光纖。

其超長光纜中用于分布式溫度的測量方法，包括以下步驟：

第一步、將第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)和第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)與上行單模光纖以及下行單模光纖進(jìn)行連接；

第二步、將中繼器安裝在上行單模光纖和下行單模光纖的各個(gè)分段內(nèi)；

第三步、將第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)和第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)的探測脈沖光注入到上行單模光纖和下行單模光纖；

第四步、收集上行單模光纖和下行單模光纖中的背散射拉曼光信號，以獲取大量光纜正常運(yùn)行下的光纖沿線每一點(diǎn)的溫度信息，并建立原始數(shù)據(jù)檔案；

第五步、根據(jù)步驟（四）所得的原始數(shù)據(jù)檔案，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而獲取該光纜的溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)的均值曲線。

所述的數(shù)據(jù)處理為長時(shí)間監(jiān)測數(shù)據(jù)求平均值。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案提供的一種在超長光纜中用于分布式溫度測量的系統(tǒng)和方法，在操作上，采用拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)（R-COFDR），將R-COFDR與單模光纖進(jìn)行連接，所述的單模光纖是光纜自帶的，將R-COFDR的探測脈沖光注入到單模光纖，并收集單模光纖中的背散射拉曼光信號，以獲取大量光纜正常運(yùn)行下的光纖沿線每一點(diǎn)的溫度信息，建立原始數(shù)據(jù)檔案。所述R-COFDR分析原始數(shù)據(jù)檔案，將長時(shí)間監(jiān)測數(shù)據(jù)求平均值，以獲取該光纜的溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)的均值曲線。

本發(fā)明的中繼器包括第一光放大器、第二光放大器、第一環(huán)回通道和第二環(huán)回通道，所述的第一光放大器和第二光放大器通過第一環(huán)回通道和第二環(huán)回通道連接并組成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所提供的中繼器包含第一光放大器、第二光放大器、第一環(huán)回通道和第二環(huán)回通道，第一光放大器和第二光放大器都具有輸入和輸出，并且都用于對光信號的放大，第一環(huán)回通道用于將下行通路中的背向拉曼散射光引入上行通路，并通過所述第二光放大器，對光信號傳輸和放大，然后通過上行通路進(jìn)入位于初始端的所述R-COFDR，完成對光信號的數(shù)據(jù)處理和檢測。第二環(huán)回通道用于將上行通路中的背向拉曼散射光引入下行通路，并通過所述第一光放大器，對光信號傳輸和放大，然后通過上行通路中的多級EDFA進(jìn)行逐級放大，進(jìn)入位于右端的所述R-COFDR，完成對光信號的數(shù)據(jù)處理和檢測，進(jìn)而得出所需的溫度值。

本發(fā)明的上行單模光纖和下行單模光纖為各至少包括一根以上的光纖，有分別至少一根上行單模光纖和下行單模光纖，即可組成光纖回路，更適合多根光纖組合在一起。

本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理為長時(shí)間監(jiān)測數(shù)據(jù)求平均值，平均值可以將極少數(shù)失真數(shù)據(jù)消除，從而使得測量數(shù)據(jù)更真實(shí)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，無需使用隔離器，即可能夠用于存在有長中繼器跨距的光纜的R-COFDR監(jiān)測，分辨率高，信噪比損失小。

綜上所述，利用一種超長光纜中用于分布式溫度測量的系統(tǒng)和方法可以解決傳統(tǒng)的長距離光纖組的溫度測量分辨率低、信噪比損失大，且采用隔離器會造成背向散射信號不能按沿原路返回，以至難以檢測散射光信號的問題。

附圖說明

圖1 為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的中繼器結(jié)構(gòu)圖；

附圖標(biāo)記說明：1、第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)，2、中繼器,3、下行單模光纖，4、上行單模光纖，5、第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)，21、第一光放大器，22、第二光放大器，23、第二環(huán)回通道，24、第一環(huán)回通道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體的實(shí)施例對發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步介紹：

如圖1～2所示，一種在超長光纜中用于分布式溫度測量的系統(tǒng)，包括第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)1、第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)5、上行單模光纖4、下行單模光纖3和中繼器2，上行單模光纖4和下行單模光纖3兩端分別與第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)1和第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)5連接；第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)1和第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)5的探測脈沖光在上行單模光纖4與下行單模光纖3的內(nèi)部；上行單模光纖4和下行單模光纖3各個(gè)分段內(nèi)均安裝有中繼器2。

進(jìn)一步的中繼器2包括第一光放大器21、第二光放大器22、第一環(huán)回通道24和第二環(huán)回通道23，所述的第一光放大器21和第二光放大器22通過第一環(huán)回通道24和第二環(huán)回通道23連接并組成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所提供的中繼器包含第一光放大器、第二光放大器、第一環(huán)回通道和第二環(huán)回通道，第一光放大器和第二光放大器都具有輸入和輸出，并且都用于對光信號的放大，第一環(huán)回通道用于將下行通路中的背向拉曼散射光引入上行通路，并通過所述第二光放大器，對光信號傳輸和放大，然后通過上行通路進(jìn)入位于初始端的所述R-COFDR，完成對光信號的數(shù)據(jù)處理和檢測。第二環(huán)回通道用于將上行通路中的背向拉曼散射光引入下行通路，并通過所述第一光放大器，對光信號傳輸和放大，然后通過上行通路中的多級EDFA進(jìn)行逐級放大，進(jìn)入位于右端的所述R-COFDR，完成對光信號的數(shù)據(jù)處理和檢測，進(jìn)而得出所需的溫度值。

進(jìn)一步的上行單模光纖4和下行單模光纖3為各至少包括一根以上的光纖，有分別至少一根上行單模光纖和下行單模光纖，即可組成光纖回路，更適合多根光纖組合在一起。

采用本發(fā)明的技術(shù)方案提供的一種在超長光纜中用于分布式溫度測量的系統(tǒng)，按照本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行各個(gè)設(shè)備和部件的連接，采用拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)（R-COFDR），將R-COFDR與單模光纖進(jìn)行連接并將R-COFDR的探測脈沖光注入到單模光纖，將中繼器按照所需進(jìn)行連接。

經(jīng)測試，在確認(rèn)各個(gè)部件及設(shè)備均連接正常，并可以穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，即可通電進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)按照以下方法進(jìn)行試驗(yàn)：

第一步、將第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)1和第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)5與上行單模光纖4以及下行單模光纖3進(jìn)行連接；

第二步、將中繼器2安裝在上行單模光纖4和下行單模光纖3的各個(gè)分段內(nèi)；

第三步、將第一拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)1和第二拉曼相干光頻域檢測系統(tǒng)5的探測脈沖光注入到上行單模光纖4和下行單模光纖3；

第四步、收集上行單模光纖4和下行單模光纖3中的背散射拉曼光信號，以獲取大量光纜正常運(yùn)行下的光纖沿線每一點(diǎn)的溫度信息，并建立原始數(shù)據(jù)檔案；

第五步、根據(jù)步驟（四）所得的原始數(shù)據(jù)檔案，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，從而獲取該光纜的溫度監(jiān)測數(shù)據(jù)的均值曲線。

進(jìn)一步的數(shù)據(jù)處理為長時(shí)間監(jiān)測數(shù)據(jù)求平均值，平均值可以將極少數(shù)失真數(shù)據(jù)消除，從而使得測量數(shù)據(jù)更真實(shí)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，無需使用隔離器，即可能夠用于存在有長中繼器跨距的光纜的R-COFDR監(jiān)測，分辨率高，信噪比損失小。

綜上所述，利用一種超長光纜中用于分布式溫度測量的系統(tǒng)和方法可以解決傳統(tǒng)的長距離光纖組的溫度測量分辨率低、信噪比損失大，且采用隔離器會造成背向散射信號不能按沿原路返回，以至難以檢測散射光信號的問題。