一種高穩定長度標準光纖的制作方法
【專利摘要】本發明的高穩定長度標準光纖包括溫控系統，將若干標準光纖采用分離式結構進行設計，首先將光纖保持松弛狀態地纏繞在帶有凹槽的金屬板上，兩端光纖分別將光纖尾纖從金屬板的通孔中引出，然后將加熱器放在金屬板的中央位置，并將溫度敏感元件放置在靠近標準光纖的位置，再將導熱硅膠加入金屬板凹槽中，最后通過隔熱材料將金屬板包起來然后放在機箱內作為一級溫控系統。再將一級溫控系統放在本體二級溫控系統中，本體二級溫控可以控制溫度精度達到±0.5℃，標準光纖一級溫控可以達到±0.05℃。通過以上方式就可以實現標準光纖長度的高穩定性，進而滿足光精密反射計的量值溯源要求。
【專利說明】
一種高穩定長度標準光纖
技術領域
[0001]本發明涉及通訊領域，特別涉及一種光纖。
【背景技術】
[0002]隨著光纖通信技術的迅速發展和應用，保證光纖通信的安全暢通顯的尤為重要，而在維護光纖通信的過程中需要有能夠準確測量光纖傳輸特性的儀器，目前使用較多的是光時域反射計(0TDR) ο但是OTDR的分辨率和信噪比、動態范圍及測量時間存在矛盾，它的空間分辨率只能達到米量級，無法滿足對高精度測量要求的某些應用，而光精密反射計能很好的解決分辨率和動態范圍之間的矛盾問題。
[0003]目前高密度事件分布的局域網需要更高精度的測量要求，在OTDR無法滿足測量要求的情況就需要光精密反射計進行測量。而目前國內外尚無計量技術機構開展光精密反射計相關校準技術研究，因此開展光精密反射計校準技術研究，研制高穩定長度標準光纖對保證光精密反射計的量值準確可靠具有重要意義。
[0004]傳統的標準光纖是將兩段光纖通過2X 2光纖耦合器形成光纖環路，在光纖耦合器其中一個臂的端面進行反射，內部的兩段光纖通過溫度傳感器實時的進行溫度監測，再通過光纖長度與溫度的修正關系對光纖長度進行溫度修正。由于光時域反射計的量值溯源對光纖長度的精度要求不高，因此上述方式可以實現對光時域反射計的校準，但是無法滿足光精密反射計對光纖長度的校準要求。
[0005]傳統的標準光纖主要存在以下問題:
[0006](I)標準光纖沒有控溫電路，無法實現對光纖溫度的精確控制，從而無法滿足對光精密反射計的高精度量值溯源要求；
[0007](2)標準光纖沒有對光纖進行固定，在攜帶或者運輸過程中會由于外力作用影響標準光纖的長度值；
[0008](3)標準光纖只能滿足光時域反射計的量值溯源要求，而無法滿足光精密反射計的量值溯源要求。
【發明內容】
[0009]為解決上述現有技術中的不足，本發明提供了一種可精確控溫的高穩定長度標準光纖，采用分離式標準光纖結構，利用已標定的不同光纖長度值對光精密反射計進行多點校準，同時標準光纖采用兩級溫控技術對光纖的溫度進行精確控制，溫度精度控制在土0.05 °C量級，從而保證對光精密反射計的量值傳遞要求。
[0010]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0011]—種高穩定長度標準光纖，包括溫控系統，所述溫控系統包括一級溫控系統和二級溫控系統；
[0012]所述一級溫控系統包括若干標準光纖、導熱板、第一溫度傳感器、第一加熱器、環形凹槽，所述二級溫控系統包括本體、第二溫度傳感器、第二加熱器、光纖輸出口法蘭盤、信號處理電路板；
[0013]將已經定標好長度的若干標準光纖保持松弛狀態纏繞在帶有環形凹槽的導熱板上，利用第二溫度傳感器和第二加熱器保持二級溫控系統的溫度精度，再利用第一溫度傳感器和第一加熱器保持一級溫控系統的溫度精度;溫控系統通過信號處理電路板來進行處理，同時固定在導熱板上的標準光纖尾纖通過導熱板上的通孔引出來接到光纖輸出口法蘭盤，通過該法蘭盤對光精密反射計的量值進行傳遞。
[0014]可選地，所述一級溫控電路還包括標準光纖、第一 A/D轉換器、第一光電隔離器、第一功率放大器;首先通過第一溫度傳感器對標準光纖的溫度進行探測，將探測到的模擬信號經過第一 A/D轉換器轉換為數字信號，再通過信號處理電路板對數字信號進行信號處理，處理后的信號再經過第一光電隔離器以及第一功率放大器對信號進行濾波和放大，放大后的信號再對加熱器進行控制，這樣就實現了對標準光纖溫度的閉環控制。
[0015]可選地，所述二級溫控電路還包括本體、第二 A/D轉換器、第二光電隔離器、第二功率放大器;首先通過第二溫度傳感器對本體的溫度進行探測，將探測到的模擬信號經過第二 A/D轉換器轉換為數字信號，再通過信號處理電路板對數字信號進行信號處理，處理后的信號再經過第二光電隔離器以及第二功率放大器對信號進行濾波和放大，放大后的信號再對第二加熱器進行控制，實現對本體溫度的閉環控制。
[0016]可選地，所述標準光纖是已定標好長度的單模光纖，光纖兩端的尾纖通過法蘭盤與機箱的面板相連，再與被測光精密反射計進行連接。
[0017]可選地，所述一級溫控系統通過采用標準鉑電阻溫度計對溫度進行測量。
[0018]本發明的有益效果是:
[0019](I)將標準光纖保持松弛狀態固定在帶有凹槽的金屬板中，并通過導熱膠將光纖標準固定在其中，這樣就避免了光纖不會因為外力而發生形變，進而保證了標準光纖長度的準確可靠；
[0020](2)通過兩級溫控系統實現了對長度標準光纖內溫度的精確控制，而不只是對溫度讀取并利用溫度與光纖長度關系對光纖長度進行修正，最大程度地保證了標準光纖長度的準確；
[0021](3)通過高穩定長度標準光纖可以實現對光精密反射計的精確校準，填補了國內外光精密反射計的校準空白。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發明一種標準光纖控溫系統結構圖；
[0024]圖2為本發明一種標準光纖控溫系統電路圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0026]目前的“光纖長度損耗標準傳遞裝置”是通過采用兩段光纖和2X 2光纖耦合器結合的技術來實現傳遞裝置的功能，但是該技術只能將當前光纖的溫度顯示出來，無法對光纖的溫度進行精確控制。而光纖長度會隨著光纖溫度的變化而變化，其光纖長度溫度修正系數為(I1.76 X 10—6XLX △ T)，同時光精密反射計的測量精度在米量級，光精密反射計的測量精度在微米量級，因此傳遞標準光纖對光時域反射計進行量值傳遞不需要對光纖的溫度進行精確控制，而對光精密反射計進行量值傳遞需要對光纖的溫度進行精確控制。
[0027]本發明了提出了一種可精確控溫的高穩定長度標準光纖，采用分離式標準光纖結構，利用已標定的不同光纖長度值對光精密反射計進行多點校準；同時，標準光纖采用兩級溫控技術對光纖的溫度進行精確控制，溫度精度控制在土 0.05 °C量級，從而保證對光精密反射計的量值傳遞要求。
[0028]本發明的高穩定長度標準光纖包括溫控系統，將若干標準光纖采用分離式結構進行設計，首先將光纖保持松弛狀態地纏繞在帶有凹槽的金屬板上，兩端光纖分別將光纖尾纖從金屬板的通孔中引出，然后將加熱器放在金屬板的中央位置，并將溫度敏感元件放置在靠近標準光纖的位置，再將導熱硅膠加入金屬板凹槽中，最后通過隔熱材料將金屬板包起來然后放在機箱內作為一級溫控系統。再將一級溫控系統放在本體二級溫控系統中，本體二級溫控可以控制溫度精度達到±0.5°C，標準光纖一級溫控可以達到±0.050C。通過以上方式就可以實現標準光纖長度的高穩定性，進而滿足光精密反射計的量值溯源要求。
[0029]上述標準光纖是已定標好長度的單模光纖，光纖兩端的尾纖通過法蘭盤與機箱的面板相連，以便與被測光精密反射計進行連接。
[0030]上述導熱板是帶有凹槽的金屬板，金屬板選用導熱性能良好的材質，并且金屬板中均勻地放置處于松弛狀態的標準光纖，除此之外在金屬板的兩個對稱位置打好通孔，以便于標準光纖尾纖引出與溫控系統相連。
[0031]優選地，本發明的高穩定長度標準光纖還包括溫度顯示器，采用高分辨率數字溫度表，溫度測量范圍在(-50?110)°C，并且具有0.0re的溫度分辨率。
[0032]上述溫控系統包括一級溫控系統和二級溫控系統，其中二級溫控系統又稱為本體溫控系統，二級溫控系統是對本體進行溫度粗控，該級控溫精度可以達到± 0.5 °C ; —級溫控系統是對標準光纖進行溫度控制，是在二級溫控基礎上進行溫度細控，一級溫控系統控溫精度可以達到±0.05 °C。
[0033]下面結合說明書附圖對本發明的溫控系統進行詳細說明。
[0034]如圖1所示，本發明的溫控系統包括一級溫控系統100和二級溫控系統200。一級溫控系統100包括導熱板101、第一溫度傳感器102、第一加熱器103、環形凹槽104，二級溫控系統200包括第二溫度傳感器201、第二加熱器202、光纖輸出口法蘭盤203、信號處理電路板204，優選地，二級溫控系統200還包括溫度控制與顯示面板205。
[0035]將已經定標好長度的若干標準光纖保持松弛狀態纏繞在帶有環形凹槽104的導熱板101上，再通過導熱硅膠將標準光纖固定在導熱板101上。首先利用第二溫度傳感器201和第二加熱器202使二級溫控系統200的溫度控制在精度為±0.5°C的量級，再利用第一溫度傳感器102和第一加熱器103保持一級溫控系統100的溫度控制在精度為±0.05°C的量級。溫控系統是通過信號處理電路板204來進行處理，并利用溫度控制與顯示面板205將當前標準光纖的溫度顯示出來，同時固定在導熱板101上的標準光纖尾纖通過導熱板上的通孔引出來接到光纖輸出口法蘭盤203，通過該法蘭盤203就可以對光精密反射計的量值進行傳遞。
[0036]本發明為避免標準光纖在對光精密反射計量值傳遞過程中由于外力而產生形變，先將已定標好長度的光纖纏繞在金屬板的凹槽中，再通過導熱膠將其進行固定，最后放入可精確控溫且帶有溫度顯示器的機箱內。
[0037]本發明采用兩級控溫技術，先在本體內設計二級控溫系統，將本體中溫度控制在±0.5Γ，再在本體內對標準光纖進行一級控溫，一級溫控是在二級溫控基礎上進行控制，優選通過采用標準鉑電阻溫度計對溫度進行測量，其控溫精度可以達到±0.05°C，這樣就能保證溫度對光纖長度的影響很小，可以滿足對光精密反射計準確校準的要求。
[0038]本發明溫控系統的原理框圖如圖2所示，溫控系統的電路包括光纖一級溫控電路100和本體二級溫控電路200，二級溫控電路200包括本體、第二溫度傳感器、第二 A/D轉換器、第二光電隔離器、第二功率放大器、第二加熱器;首先通過第二溫度傳感器對本體的溫度進行探測，將探測到的模擬信號經過第二 A/D轉換器轉換為數字信號，再通過信號處理電路板對數字信號進行信號處理，處理后的信號再經過第二光電隔離器以及第二功率放大器對信號進行濾波和放大，放大后的信號再對加熱器進行控制，這樣就實現了對本體溫度的閉環控制。
[0039]一級溫控電路100包括標準光纖、第一溫度傳感器、第一 A/D轉換器、第一光電隔離器、第一功率放大器、第一加熱器。同理，首先通過第一溫度傳感器對標準光纖的溫度進行探測，將探測到的模擬信號經過第一 A/D轉換器轉換為數字信號，再通過信號處理電路板對數字信號進行信號處理，處理后的信號再經過第一光電隔離器以及第一功率放大器對信號進行濾波和放大，放大后的信號再對第一加熱器進行控制，這樣就實現了對標準光纖溫度的閉環控制。
[0040]本發明在控溫電路設計過程中采用溫度閉環控制方式，通過溫度傳感器、信號處理電路板、功率放大器等器件來實現對溫度的精確控制。
[0041]高穩定長度標準光纖采用精確控溫技術和光纖盤纏繞技術實現了光精密反射計對高精度高穩定性的量值溯源要求，降低了光纖拉伸和外界溫度對光纖長度的影響。
[0042]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種高穩定長度標準光纖，其特征在于，包括溫控系統，所述溫控系統包括一級溫控系統和二級溫控系統； 所述一級溫控系統包括若干標準光纖、導熱板、第一溫度傳感器、第一加熱器、環形凹槽，所述二級溫控系統包括本體、第二溫度傳感器、第二加熱器、光纖輸出口法蘭盤、信號處理電路板； 將已經定標好長度的若干標準光纖保持松弛狀態纏繞在帶有環形凹槽的導熱板上，利用第二溫度傳感器和第二加熱器保持二級溫控系統的溫度精度，再利用第一溫度傳感器和第一加熱器保持一級溫控系統的溫度精度;溫控系統通過信號處理電路板來進行處理，同時固定在導熱板上的標準光纖尾纖通過導熱板上的通孔引出來接到光纖輸出口法蘭盤，通過該法蘭盤對光精密反射計的量值進行傳遞。2.如權利要求1所述的高穩定長度標準光纖，其特征在于，所述一級溫控電路還包括標準光纖、第一 A/D轉換器、第一光電隔離器、第一功率放大器;首先通過第一溫度傳感器對標準光纖的溫度進行探測，將探測到的模擬信號經過第一A/D轉換器轉換為數字信號，再通過信號處理電路板對數字信號進行信號處理，處理后的信號再經過第一光電隔離器以及第一功率放大器對信號進行濾波和放大，放大后的信號再對加熱器進行控制，這樣就實現了對標準光纖溫度的閉環控制。3.如權利要求1所述的高穩定長度標準光纖，其特征在于，所述二級溫控電路還包括本體、第二 A/D轉換器、第二光電隔離器、第二功率放大器;首先通過第二溫度傳感器對本體的溫度進行探測，將探測到的模擬信號經過第二A/D轉換器轉換為數字信號，再通過信號處理電路板對數字信號進行信號處理，處理后的信號再經過第二光電隔離器以及第二功率放大器對信號進行濾波和放大，放大后的信號再對第二加熱器進行控制，實現對本體溫度的閉環控制。4.如權利要求1所述的高穩定長度標準光纖，其特征在于，所述標準光纖是已定標好長度的單模光纖，光纖兩端的尾纖通過法蘭盤與機箱的面板相連，再與被測光精密反射計進行連接。5.如權利要求1所述的高穩定長度標準光纖，其特征在于，所述一級溫控系統通過采用標準鉑電阻溫度計對溫度進行測量。
【文檔編號】G05D23/20GK105955342SQ201610353552
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月18日
【發明人】鄭祥亮, 孫權社, 陳坤峰, 王恒飛, 趙發財, 王國權, 王少水, 韓忠
【申請人】中國電子科技集團公司第四十研究所, 中國電子科技集團公司第四十一研究所