重庆时时彩qq计划群是骗人的吗: 一种光纤内部损耗/反射点简易检测与定位方法及装置.pdf

(10)申请公布号 CN 103969027 A (43)申请公布日 2014.08.06 CN 103969027 A (21)申请号 201410204386.8 (22)申请日 2014.05.14 G01M 11/00(2006.01) (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市四牌楼 2 号 (72)发明人 孙小菡 叶红亮 潘超 李明铭 赵澍慧 (74)专利代理机构 江苏永衡昭辉律师事务所 32250 代理人 王斌 (54) 发明名称 一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位 方法及装置 (57) 摘要 一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位 方法及装置， 包括 ： 一个同步信号发生?？?、 一个 光电探测器和一个时钟信号发生?？?， 同步信号 发生?？榈氖涑鼋涌诜直鹩牍庠辞？榧澳?数转换器的控制接口相连， 此光源驱动?？榈氖?出接口分别连接有光源及隔点差分?？榈目刂平?口 ； 光电探测器的输出接口依次连接有模数转换 器、 平均降噪?？?、 隔点差分?？楹图蹬卸嫌攵?位?？?； 时钟信号发生?？榈氖敝邮涑鼋涌诜直?连接至模数转换器、 平均降噪?？?、 隔点差分?？?和极值判断与定位?？榈氖敝邮淙虢涌?； 极值判 断与定位?？榈氖涑鲎魑鲎爸玫氖菔涑鼋?口， 光源的输出作为整个装置的光输出接口， 光电 探测器的输入作为整个装置的光输入接口。 (51)Int.Cl. 权利要求书 3 页 说明书 9 页 附图 7 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书3页 说明书9页 附图7页 (10)申请公布号 CN 103969027 A CN 103969027 A 1/3 页 2 1. 一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位方法， 其特征在于， 同步信号发生?？?(1) 依次连续产生 Q 个触发信号至光源驱动?？?(2) 和模数转换器 (5)， Q 的取值为 20， 21， 22， .， 2a， a 为小于 20 的正整数， 且相邻的两个触发信号的上升沿之间的时间间隔为 T， 光源驱动?？?(2) 接收到所述的触发信号后， 产生宽度为 τ 的电脉冲信号， 且所述电 脉冲信号上升沿的相位与所述触发信号上升沿的相位相同， 再将所述电脉冲信号输出到光 源(3)， 由光源(3)产生宽度为τ的光脉冲信号， 所述光脉冲信号上升沿的相位与所述电脉 冲信号上升沿的相位相同， 光电探测器(4)将捕获的外界背向散射光信号P(t)转换成背向散射电信号V(t)， 并输 出至所述的模数转换器 (5)， 其中 V(t) 与 P(t) 满足如下关系 ： V(t) ＝ G×α×P(t) α 和 G 分别为所述的光电探测器 (4) 的光电转换系数和跨阻增益， t 为时刻， 所述的模 数转换器(5)接收到所述的第i个触发信号后产生一列数字背向散射信号Ai(n)， 并输出至 平均降噪?？?(6)， 其中 Ai(n) 与 V(t) 满足如下关系 ： Ai(n) ＝ V((i-1)×T+n×S) i 为所述的触发信号的序数并取值为 1， 2， 3， .， Q， n 为所述的数字背向散射信号的序 数并取值为 0， 1， 2， .， Z-1， Z 为所述的模数转换器 (5) 在相邻的两个触发信号上升沿之 间的时间间隔 T 内的采样长度， Z 与 T 满足 ： S 为所述的模数转换器 (5) 的采样周期， 且满足 10ns ≤ S ≤ 100ns， 所述的平均降噪模 块 (6) 对所述的 Q 列数字背向散射信号进行平均处理， 产生一列低噪声数字背向散射信号 B(n)， 并输出至隔点差分?？?(7)， 其中 B(n) 为 所述的隔点差分?？?(7) 产生一列差分数字背向散射信号 C(m)， 并输出至极值判断与 定位?？?(8)， 其中 C(m) 为 C(m) ＝ B(Nd(m+1)+m)-B(Ndm+m) m为所述差分数字背向散射信号的序数， 满足且m为自然数， Nd为差 分间隔点数， 所述的极值判断与定位?？?(8) 输出三列等长的数据 P1， P2和 P3， 所述的三列 数据的第j个数据， 和分别表示所述的差分数字背向散射信号的第j个极值的类型、 幅度和位置， j 的取值为 1， 2， 3， .， 光纤内部第 j 个损耗或反射事件发生的位置 Yj与所述 的第 j 个极值位置满足如下关系 ： vg表示光在纤芯中的传播速度。 2. 根据权利要求 1 所述的一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位方法， 其特征在 于， 所述的隔点差分?？?(7) 的差分间隔点数 Nd与所述的光源驱动?？?(2) 发出的电脉冲 权 利 要 求 书 CN 103969027 A 2 2/3 页 3 信号宽度 τ 满足如下关系 ： 3. 根据权利要求 1 所述的一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位方法， 其特征在 于， 所述的同步信号发生?？?(1) 产生信号的周期 T 与待测光纤的长度 L 满足如下关系 ： 4. 根据权利要求 1 所述的一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位方法， 其特征在 于， 所述的极值判断与定位?？?(8) 输出的 P1的第 j 个数据为极小值时， 表示光纤内部的 第j个事件为损耗事件 ； P1的第j个数据为极大值时， 表示光纤内部的第j个事件为反射事 件。 5. 一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位装置， 其特征在于， 包括 ： 一个同步信号 发生?？?(1)、 一个光电探测器 (4) 和一个时钟信号发生?？?(9)， 所述的同步信号发生?？?1)的输出接口连接有光源驱动?？?2)和模数转换器(5)， 且分别与所述的光源驱动?？?(2) 的控制接口及所述的模数转换器 (5) 的控制接口相连 接， 在所述的光源驱动?？?(2) 的输出接口上连接有光源 (3) 和隔点差分?？?(7)， 且分别 与所述的光源 (3) 的控制接口及所述的隔点差分?？?(7) 的控制接口相连接 ； 所述的光电探测器 (4) 的输出接口连接有所述的模数转换器 (5)， 且与所述的模数转 换器 (5) 的数据输入接口相连， 所述的模数转换器 (5) 的数据输出接口连接有平均降噪模 块 (6)， 且与所述的平均降噪?？?(6) 的数据输入接口相连， 所述的平均降噪?？?(6) 的数 据输出接口与所述的隔点差分?？?(7) 的数据输入接口相连， 所述的隔点差分?？?(7) 的 数据输出接口连接有极值判断与定位?？?(8)， 且与所述的极值判断与定位?？?(8) 的数 据输入接口相连 ； 所述的时钟信号发生?？?(9) 的时钟输出接口分别连接至所述的模数转换器 (5)、 平 均降噪?？?(6)、 隔点差分?？?(7) 和极值判断与定位?？?(8) 的时钟输入接口 ； 所述的极值判断与定位?？?(8) 的输出作为整个装置的数据输出接口， 所述的光源 (3) 的输出作为整个装置的光输出接口， 所述的光电探测器 (4) 的输入作为整个装置的光 输入接口。 6. 根据权利要求 5 所述的一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位装置， 其特征在 于， 所述的隔点差分?？?(7) 的差分间隔点数 Nd与所述的光源驱动?？?(2) 发出的电脉冲 信号宽度 τ 满足如下关系 ： 7. 根据权利要求 5 所述的一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位装置， 其特征在 于， 所述的同步信号发生?？?(1) 产生信号的周期 T 与待测光纤的长度 L 满足如下关系 ： 8. 根据权利要求 5 所述的一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位装置， 其特征在 权 利 要 求 书 CN 103969027 A 3 3/3 页 4 于， 所述的极值判断与定位?？?(8) 输出的 P1的第 j 个数据为极小值时， 表示光纤内部的 第j个事件为损耗事件 ； P1的第j个数据为极大值时， 表示光纤内部的第j个事件为反射事 件。 9. 根据权利要求 5 所述的一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位装置， 其特征在 于， 所述的光电探测器(4)包括芯片U1、 电阻R1和用于光电转换的PIN管PD1， 芯片U1为高 速运算放大器 MAX4104， 电阻 R1 的阻值是 200K 欧姆， 芯片 U1 的 2 号管脚分别连接至 PIN 管 PD1 的负极和电阻 R1 的一端， 芯片 U1 的 3 号管脚接地， 7 号管脚连接至 5V 电源信号 VCC5， 4 号管脚及 PIN 管 PD1 的正极都与 -5V 电源信号 VEE-5 相连接， 芯片 U1 的 6 号管脚作为所 述的光电探测器 (4) 的输出， 且与电阻 R1 的另一端相连， 所述的模数转换器 (5) 包括芯片 U2、 芯片 U3 和电阻 R6， 芯片 U3 为 12 位高速模数转 换芯片 AD9236， 芯片 U2 为用于将单端信号转换为差分信号的高性能模数转换驱动芯片 AD8138， 电阻 R6 的一端与所述的光电探测器 (4) 的输出端口相连， 电阻 R6 的另一端分别与 电阻 R7 的一端及芯片 U2 的 8 号管脚相连， 电阻 R7 的另一端与芯片 U2 的 5 号管脚相连， 芯 片 U2 的 1 号管脚分别连接至电阻 R8 的一端及电阻 R9 的一端， 电阻 R8 的另一端接地， 电 阻 R9 的另一端与芯片 U2 的 4 号管脚相连， 芯片 U2 的 3 号与 4 号管脚分别连接至电源信号 VCC5与VEE-5， 2号管脚与电压信号ADC_VOCM连接， 其中电压信号ADC_VOCM为3V电源信号 VCC_3V 经电阻 R2 与电阻 R3 分压所得， 芯片 U3 的 2 号管脚连接至电压信号 ADC_MODE， 其中 电压信号 ADC_MODE 由 VCC_3V 经电阻 R4 和电阻 R5 分压所得， 芯片 U2 的 3 号管脚、 8 号管 脚、 11 号管脚及 23 号管脚接地， 7 号管脚与 12 号管脚与电源信号 VCC_3V 相连接， 14 号管 脚串联电阻 R10 后接地， 24 号管脚接 3.3V 电源信号 VCC_3V3， 芯片 U3 的 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 25、 26、 27 和 28 号管脚作为所述的模数转换器 (5) 的数据输出接口， 所述的电阻 R2 和 R3 的阻值为 1K 欧姆， 所述的电阻 R4 和 R5 的阻值分别为 2K 欧姆和 1K 欧姆， 所述的电 阻 R6、 R7、 R8 和 R9 的阻值均为 499 欧姆， 所述的电阻 R10 的阻值为 5K 欧姆， 所述的同步信号发生?？?(1)、 平均降噪?？?(6)、 隔点查分?？?(7)、 极值判断与定位 ?？?(8) 和时钟信号发生?？?(9) 均在现场可编程门阵列 (FPGA) 芯片 U4 中实现， 芯片 U4 的型号为 XC6SLX100T-2FGG900， 芯片 U4 的管脚 W29 接外部 100M 时钟信号 CLK， 芯片 U4 的 AA3、 T1、 R1、 P1、 N1、 M1、 L1、 K1、 J1、 H1、 G1、 F1 及 E1 号管脚分别与所述的芯片 U3 的 13、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 25、 26、 27 和 28 号管脚相连接。 权 利 要 求 书 CN 103969027 A 4 1/9 页 5 一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位方法及装置 技术领域 [0001] 本发明是一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位方法及装置， 涉及光纤测量 技术领域以及信号处理领域。 背景技术 [0002] 光纤由于具有通信容量大、 传送信息质量高、 传输距离远、 性能稳定、 防电磁干扰、 抗腐蚀能力强、 对振动和温度等物理量敏感等优点， 在通信和传感领域得到了广泛的应用。 近年来， 随着人们对带宽业务的不断需求， 光网络技术得到大力的发展。但与此同时， 光纤 的维护与管理问题也日渐突出， 随着网上光纤数量的增加以及早期铺设的光纤的老化， 光 纤线路的故障次数在不断增加。传统的光纤线路维护方法， 排障时间长、 设备成本高， 严重 影响通信网的正常工作。因而， 每年因光纤故障而造成的经济损失巨大。 [0003] 传统的光纤内部损耗 / 反射点检测与定位信号处理方法主要有两点法和最小二 乘法相结合的方法以及 Gabor 变换和小波变换。两点法和最小二乘法相结合的方法根据 背向散射曲线相邻点的斜率变换来判断光纤内部损耗 / 反射事件， 并采用最小二乘法来计 算事件损耗， 虽然算法简单， 实现方便， 但存在信噪比低， 对噪声敏感， 以及容易误检测等缺 点 ； Gabor 变换是通过信号的时间平移和频率调制形式来建立非平稳信号的联合时间频率 函数， 然后对事件频率平面进行采样划分， 将时频平面转换成另外两个离散采样网格参数 的平面， 在二维平面上表征非平稳信号， Gabor 变换可以达到时频局部化的目的 ： 它能够在 整体上提供信号的全部信息而又能提供在任一局部时间内信号变化剧烈程度的信息， 故 Gabor 变换可以用来检测光纤背向散射曲线上的突变点 ； 小波变换是一个时间和频域的局 域变换， 利用联合的时间 - 尺度函数分析非平稳信号， 能有效地从信号中提取信息， 通过伸 缩和平移等运算功能对信号进行多分辨率细化分析， 从而从光纤背向散射曲线中分析确定 故障点， 同时利用小波变换的空间局部化特性， 可以实现曲线奇异点的定位与性质描述。 [0004] 然而不论是 Gabor 变换还是小波变换， 都具有算法复杂、 资源占用多和处理时间 长等缺点， 此外， 基于 Gabor 变换和小波变换的信号处理算法往往需借助于专用的数字信 号处理器， 增加了开发难度和系统的成本。 发明内容 [0005] 本发明提供一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位方法及装置， 本发明采用 了平均降噪、 隔点差分、 极值判断等一系列信号处理方法， 实现了光纤内部损耗 / 反射点的 检测与定位， 与传统的光纤内部损耗 / 反射点检测与定位方法相比， 本发明具有信噪比高、 算法复杂度低、 计算量小、 占用资源少， 成本低等优点。 [0006] 本发明采用如下技术方案 ： [0007] 一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位方法， 同步信号发生?？橐来瘟?生 Q 个触发信号至光源驱动?？楹湍Ｊ黄?， Q 的取值为 20， 21， 22， .， 2a， a 为小于 20 的 正整数， 且相邻的两个触发信号的上升沿之间的时间间隔为 T， 说 明 书 CN 103969027 A 5 2/9 页 6 [0008] 光源驱动?？榻邮盏剿龅拇シ⑿藕藕?， 产生宽度为 τ 的电脉冲信号， 且所述电 脉冲信号上升沿的相位与所述触发信号上升沿的相位相同， 再将所述电脉冲信号输出到光 源， 由光源产生宽度为 τ 的光脉冲信号， 所述光脉冲信号上升沿的相位与所述电脉冲信号 上升沿的相位相同， 且 τ 满足 0.1μs ≤ τ ≤ 10μs， [0009] 光电探测器将捕获的外界背向散射光信号 P(t) 转换成背向散射电信号 V(t)， 并 输出至所述的模数转换器， 其中 V(t) 与 P(t) 满足如下关系 ： [0010] V(t) ＝ G×α×P(t) [0011] α和G分别为所述的光电探测器的光电转换系数和跨阻增益， t为时刻， 所述的模 数转换器接收到所述的第i个触发信号后产生一列数字背向散射信号Ai(n)， 并输出至平均 降噪?？?， 其中 Ai(n) 与 V(t) 满足如下关系 ： [0012] Ai(n) ＝ V((i-1)×T+n×S) [0013] i 为所述的触发信号的序数并取值为 1， 2， 3， .， Q， n 为所述的数字背向散射信号 的序数并取值为 0， 1， 2， .， Z-1， Z 为所述的模数转换器在所述的相邻的两个触发信号上 升沿之间的时间间隔 T 内的采样长度， Z 与 T 满足 ： [0014] [0015] S 为所述的模数转换器的采样周期， 且满足 10ns ≤ S ≤ 100ns， 所述的平均降噪 ?？槎运龅?Q 列数字背向散射信号进行平均处理， 产生一列低噪声数字背向散射信号 B(n)， 并输出至隔点差分?？?， 其中 B(n) 为 [0016] [0017] 所述的隔点差分?？椴涣胁罘质直诚蛏⑸湫藕?C(m)， 并输出至极值判断与 定位?？?， 其中 C(m) 为 [0018] C(m) ＝ B(Nd(m+1)+m)-B(Ndm+m) [0019] m 为所述差分数字背向散射信号的序数， 满足且 m 为自然数， Nd 为差分间隔点数， 所述的极值判断与定位?？槭涑鋈械瘸さ氖?P1， P2和 P3， 所述的三列 数据的第j个数据， 和分别表示所述的差分数字背向散射信号的第j个极值的类型、 幅度和位置， j 的取值为 1， 2， 3， .， 光纤内部第 j 个损耗或反射事件发生的位置 Yj与所述 的第 j 个极值位置满足如下关系 ： [0020] [0021] vg表示光在纤芯中的传播速度， [0022] 时钟信号发生?？槲龅哪Ｊ黄?、 平均降噪?？?、 隔点差分?？楹图蹬?断与定位?？樘峁┩骋坏墓ぷ魇敝?。 [0023] 所述的隔点差分?？榈牟罘旨涓舻闶?Nd与所述的光源驱动?？榉⒊龅牡缏龀逍?号宽度 τ 满足如下关系 ： 说 明 书 CN 103969027 A 6 3/9 页 7 [0024] [0025] 所述的同步信号发生?？椴藕诺闹芷?T 与待测光纤的长度 L 满足如下关系 ： [0026] [0027] 所述的极值判断与定位?？槭涑龅?P1的第 j 个数据为极小值时， 表示光纤内部的 第j个事件为损耗事件 ； P1的第j个数据为极大值时， 表示光纤内部的第j个事件为反射事 件。 [0028] 一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位装置， 包括 ： 一个同步信号发生?？?、 一个光电探测器和一个时钟信号发生?？?， [0029] 所述的同步信号发生?？榈氖涑鼋涌诹佑泄庠辞？楹湍Ｊ黄?， 且分别 与所述的光源驱动?？榈目刂平涌诩八龅哪Ｊ黄鞯目刂平涌谙嗔?， 所述的光源驱 动?？榈氖涑鼋涌诹佑泄庠春透舻悴罘帜？?， 且分别与所述的光源的控制接口及所述的 隔点差分?？榈目刂平涌谙嗔?； [0030] 所述的光电探测器的输出接口连接有所述的模数转换器， 且与所述的模数转换器 的数据输入接口相连， 所述的模数转换器的数据输出接口连接有平均降噪?？?， 且与所述 的平均降噪?？榈氖菔淙虢涌谙嗔?， 所述的平均降噪?？榈氖菔涑鼋涌谟胨龅母舻?差分?？榈氖菔淙虢涌谙嗔?， 所述的隔点差分?？榈氖菔涑鼋涌诹佑屑蹬卸嫌攵?位?？?， 且与所述的极值判断与定位?？榈氖菔淙虢涌谙嗔?； [0031] 所述的时钟信号发生?？榈氖敝邮涑鼋涌诜直鹆又了龅哪Ｊ黄?、 平均降 噪?？?、 隔点差分?？楹图蹬卸嫌攵ㄎ荒？榈氖敝邮淙虢涌?； [0032] 所述的极值判断与定位?？榈氖涑鲎魑鲎爸玫氖菔涑鼋涌?， 所述的光源的 输出作为整个装置的光输出接口， 所述的光电探测器的输入作为整个装置的光输入接口。 [0033] 所述的隔点差分?？榈牟罘旨涓舻闶?Nd与所述的光源驱动?？榉⒊龅牡缏龀逍?号宽度 τ 满足如下关系 ： [0034] [0035] 所述的同步信号发生?？椴藕诺闹芷?T 与待测光纤的长度 L 满足如下关系 ： [0036] [0037] 所述的极值判断与定位?？槭涑龅?P1的第 j 个数据为极小值时， 表示光纤内部的 第j个事件为损耗事件 ； P1的第j个数据为极大值时， 表示光纤内部的第j个事件为反射事 件。 [0038] 所述的光电探测器包括芯片 U1、 电阻 R1 和用于光电转换的 PIN 管 PD1， 芯片 U1 为 高速运算放大器 MAX4104， 电阻 R1 的阻值是 200K 欧姆， 芯片 U1 的 2 号管脚分别连接至 PIN 管PD1的负极和电阻R1的一端， 芯片U1的3号管脚接地， 7号管脚连接至5V电源信号VCC5， 4 号管脚及 PIN 管 PD1 的正极都与 -5V 电源信号 VEE-5 相连接， 芯片 U1 的 6 号管脚作为所 说 明 书 CN 103969027 A 7 4/9 页 8 述的光电探测器的输出， 且与电阻 R1 的另一端相连， [0039] 所述的模数转换器包括芯片 U2、 芯片 U3 和电阻 R6， 芯片 U3 为 12 位高速模数转 换芯片 AD9236， 芯片 U2 为用于将单端信号转换为差分信号的高性能模数转换驱动芯片 AD8138， 电阻R6的一端与所述的光电探测器的输出端口相连， 电阻R6的另一端分别与电阻 R7 的一端及芯片 U2 的 8 号管脚相连， 电阻 R7 的另一端与芯片 U2 的 5 号管脚相连， 芯片 U2 的 1 号管脚分别连接至电阻 R8 的一端及电阻 R9 的一端， 电阻 R8 的另一端接地， 电阻 R9 的 另一端与芯片 U2 的 4 号管脚相连， 芯片 U2 的 3 号与 4 号管脚分别连接至电源信号 VCC5 与 VEE-5， 2 号管脚与电压信号 ADC_VOCM 连接， 其中电压信号 ADC_VOCM 为 3V 电源信号 VCC_3V 经电阻 R2 与电阻 R3 分压所得， 芯片 U3 的 2 号管脚连接至电压信号 ADC_MODE， 其中电压信 号 ADC_MODE 由 VCC_3V 经电阻 R4 和电阻 R5 分压所得， 芯片 U2 的 3 号管脚、 8 号管脚、 11 号 管脚及 23 号管脚接地， 7 号管脚与 12 号管脚与电源信号 VCC_3V 相连接， 14 号管脚串联电 阻R10后接地， 24号管脚接3.3V电源信号VCC_3V3， 芯片U3的15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 25、 26、 27 和 28 号管脚作为所述的模数转换器的数据输出接口， 所述的电阻 R2 和 R3 的阻 值为 1K 欧姆， 所述的电阻 R4 和 R5 的阻值分别为 2K 欧姆和 1K 欧姆， 所述的电阻 R6、 R7、 R8 和 R9 的阻值均为 499 欧姆， 所述的电阻 R10 的阻值为 5K 欧姆， [0040] 所述的同步信号发生?？?、 平均降噪?？?、 隔点查分?？?、 极值判断与定位?？?和时钟信号发生?？榫谙殖】杀喑堂耪罅?(FPGA) 芯片 U4 中实现， 芯片 U4 的型号为 XC6SLX100T-2FGG900， 芯片 U4 的管脚 W29 接外部 100M 时钟信号 CLK， 芯片 U4 的 AA3、 T1、 R1、 P1、 N1、 M1、 L1、 K1、 J1、 H1、 G1、 F1 及 E1 号管脚分别与所述的芯片 U3 的 13、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 25、 26、 27 和 28 号管脚相连接。 [0041] 与现有技术相比， 本发明具有如下优点 ： [0042] 本发明通过平均降噪、 隔点差分以及极值判断等信号处理方法实现了光纤内部损 耗 / 反射事件的检测与定位。 [0043] 本发明采用的平均降噪方法中的平均次数为 2 的指数幂， 所以可以使用移位操作 替代除法运算， 算法简单， 计算量小， 资源占用少， 实现方便。 [0044] 本发明采用的隔点差分算法根据光源输出光脉冲宽度和模数转换器的采样周期 之比决定差分间隔点数， 使得光纤内部损耗 / 反射事件能够以最大的信号幅度反映出来， 信噪比得到大幅提高 ； 此外本发明不需要对数据作最小二乘拟合， 算法更加简单。 [0045] 本发明中的隔点差分?？楹图蹬卸嫌攵ㄎ荒？椴捎貌罘址?， 和阈值判断法， 仅 需作减法和比较运算， 算法复杂度大大降低， 由于不使用乘除法运算， 使得本发明计算量 小， 资源占用少， 算法实现简单， 且不需要专用的数字信号处理器， 降低了开发难度和系统 成本， 提高了系统稳定性。 附图说明 [0046] 图 1 为本发明提出的光纤内部损耗 / 反射事件点检测与定位装置的结构图 ； [0047] 图 2 为光电探测器的硬件电路图 ； [0048] 图 3 为模数转换器的硬件电路图 ； [0049] 图 4 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的 I/OBANK0 的硬件电路图 ； [0050] 图 5 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的 I/OBANK1 的硬件电路图 ； 说 明 书 CN 103969027 A 8 5/9 页 9 [0051] 图 6 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的 I/OBANK2 的硬件电路图 ； [0052] 图 7 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的 I/OBANK3 的硬件电路图 ； [0053] 图 8 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的 I/OBANK4 的硬件电路图 ； [0054] 图 9 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的 I/OBANK5 的硬件电路图 ； [0055] 图 10 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的电源接口硬件电路图 ； [0056] 图 11 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的接地接口硬件电路图 ； [0057] 图 12 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的 GTP 接口硬件电路图 ； [0058] 图 13 为现场可编程门阵列 (FPGA) 的 NC 接口硬件电路图 ； [0059] 图 14 为本发明中的平均降噪?？樵谙殖】杀喑堂耪罅兄械氖迪挚蛲?； [0060] 图 15 为本发明中的隔点差分?？樵谙殖】杀喑堂耪罅兄械氖迪挚蛲?； [0061] 图 16 为本发明中的极值判断与定位?？樵谙殖】杀喑堂耪罅兄械氖迪挚蛲?； [0062] 图 17 为本发明提出的隔点差分算法与一种传统的小波变换算法的乘除法运算次 数随光纤长度变化关系的一个对比图 ； [0063] 图 18 为本发明中的隔点差分?？槭涑龅牟罘质直诚蛏⑸湫藕诺男旁氡燃氨痉?明最小定位误差随差分间隔点数 Nd的变化关系图 ； [0064] 图 19 给出了本发明中的模数转换器输出的数字背向散射信号随光纤长度的变化 关系图 ； [0065] 图 20 给出了本发明中的隔点差分?？槭涑龅牟罘质直诚蛏⑸湫藕潘婀庀顺ざ?的变化关系图。 具体实施方式 [0066] 实施例 1 [0067] 一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位方法， 同步信号发生?？?1 依次连续 产生 Q 个触发信号至光源驱动?？?2 和模数转换器 5， Q 的取值为 20， 21， 22， .， 2a， a 为小 于 20 的正整数， 且相邻的两个触发信号的上升沿之间的时间间隔为 T， [0068] 光源驱动?？?2 接收到所述的触发信号后， 产生宽度为 τ 的电脉冲信号， 且所述 电脉冲信号上升沿的相位与所述触发信号上升沿的相位相同， 再将所述电脉冲信号输出到 光源3， 由光源3产生宽度为τ的光脉冲信号， 所述光脉冲信号上升沿的相位与所述电脉冲 信号上升沿的相位相同， 且 τ 满足 0.1μs ≤ τ ≤ 10μs， [0069] 光电探测器4将捕获的外界背向散射光信号P(t)转换成背向散射电信号V(t)， 并 输出至所述的模数转换器 5， 其中 V(t) 与 P(t) 满足如下关系 ： [0070] V(t) ＝ G×α×P(t) [0071] α 和 G 分别为所述的光电探测器 4 的光电转换系数和跨阻增益， t 为时刻， 所述的 模数转换器5接收到所述的第i个触发信号后产生一列数字背向散射信号Ai(n)， 并输出至 平均降噪?？?6， 其中 Ai(n) 与 V(t) 满足如下关系 ： [0072] Ai(n) ＝ V((i-1)×T+n×S) [0073] i 为所述的触发信号的序数并取值为 1， 2， 3， .， Q， n 为所述的数字背向散射信号 的序数并取值为 0， 1， 2， .， Z-1， Z 为所述的模数转换器 5 在所述的相邻的两个触发信号 上升沿之间的时间间隔 T 内的采样长度， Z 与 T 满足 ： 说 明 书 CN 103969027 A 9 6/9 页 10 [0074] [0075] S 为所述的模数转换器 5 的采样周期， 且满足 10ns ≤ S ≤ 100ns， 所述的平均降噪 ?？?6 对所述的 Q 列数字背向散射信号进行平均处理， 产生一列低噪声数字背向散射信号 B(n)， 并输出至隔点差分?？?7， 其中 B(n) 为 [0076] [0077] 所述的隔点差分?？?7 产生一列差分数字背向散射信号 C(m)， 并输出至极值判断 与定位?？?8， 其中 C(m) 为 [0078] C(m) ＝ B(Nd(m+1)+m)-B(Ndm+m) [0079] m 为所述差分数字背向散射信号的序数， 满足且 m 为自然数， Nd 为差分间隔点数， 所述的极值判断与定位?？?将所述的差分数字背向散射信号C(m)与两 个阈值信号 Trmax和 Trmin分别逐一作比较， 所有大于阈值 Trmax的点为极大值点， 小于阈值 Trmin的点为极小值点， 并输出三列等长的数据 P1， P2和 P3， 所述的三列数据的第 j 个数据 ， 和分别表示所述的差分数字背向散射信号 C(m) 的第 j 个极值的类型、 幅度和位置， j 的取值为 1， 2， 3， .， 光纤内部第 j 个损耗或反射事件发生的位置 Yj与所述的第 j 个极值 位置满足如下关系 ： [0080] [0081] vg表示光在纤芯中的传播速度， [0082] 时钟信号发生?？?9 为所述的模数转换器 5、 平均降噪?？?6、 隔点差分?？?7 和 极值判断与定位?？?8 提供统一的工作时钟。 [0083] 所述的隔点差分?？?7 的差分间隔点数 Nd与所述的光源驱动?？?2 发出的电脉 冲信号宽度 τ 满足如下关系 ： [0084] [0085] 所述的同步信号发生?？?1 产生信号的周期 T 与待测光纤的长度 L 满足如下关 系 ： [0086] [0087] 所述的极值判断与定位?？?8 输出的 P1的第 j 个数据为极小值时， 表示光纤内部 的第j个事件为损耗事件 ； P1的第j个数据为极大值时， 表示光纤内部的第j个事件为反射 事件。 [0088] 实施例 2 [0089] 一种光纤内部损耗 / 反射点简易检测与定位装置， 包括 ： 一个同步信号发生?？?1、 一个光电探测器 4 和一个时钟信号发生?？?9， 说 明 书 CN 103969027 A 10 7/9 页 11 [0090] 所述的同步信号发生?？?的输出接口连接有光源驱动?？?和模数转换器5， 且 分别与所述的光源驱动?？?2 的控制接口及所述的模数转换器 5 的控制接口相连接， 所述 的光源驱动?？?的输出接口连接有光源3和隔点差分?？?， 且分别与所述的光源3的控 制接口及所述的隔点差分?？?7 的控制接口相连接 ； [0091] 所述的光电探测器 4 的输出接口连接有所述的模数转换器 5， 且与所述的模数转 换器 5 的数据输入接口相连， 所述的模数转换器 5 的数据输出接口连接有平均降噪?？?6， 且与所述的平均降噪?？?6 的数据输入接口相连， 所述的平均降噪?？?6 的数据输出接口 与所述的隔点差分?？?7 的数据输入接口相连， 所述的隔点差分?？?7 的数据输出接口连 接有极值判断与定位?？?8， 且与所述的极值判断与定位?？?8 的数据输入接口相连 ； [0092] 所述的时钟信号发生?？?9 的时钟输出接口分别连接至所述的模数转换器 5、 平 均降噪?？?6、 隔点差分?？?7 和极值判断与定位?？?8 的时钟输入接口 ； [0093] 所述的极值判断与定位?？?8 的输出作为整个装置的数据输出接口， 所述的光源 3 的输出作为整个装置的光输出接口， 所述的光电探测器 4 的输入作为整个装置的光输入 接口。 [0094] 所述的隔点差分?？?7 的差分间隔点数 Nd与所述的光源驱动?？?2 发出的电脉 冲信号宽度 τ 满足如下关系 ： [0095] [0096] 所述的同步信号发生?？?1 产生信号的周期 T 与待测光纤的长度 L 满足如下关 系 ： [0097] [0098] 所述的极值判断与定位?？?8 输出的 P1的第 j 个数据为极小值时， 表示光纤内部 的第j个事件为损耗事件 ； P1的第j个数据为极大值时， 表示光纤内部的第j个事件为反射 事件。 [0099] 所述的光电探测器 4 包括芯片 U1、 电阻 R1 和用于光电转换的 PIN 管 PD1， 芯片 U1 为高速运算放大器 MAX4104， 电阻 R1 的阻值是 200K 欧姆， 芯片 U1 的 2 号管脚分别连接至 PIN 管 PD1 的负极和电阻 R1 的一端， 芯片 U1 的 3 号管脚接地， 7 号管脚连接至 5V 电源信号 VCC5， 4 号管脚及 PIN 管 PD1 的正极都与 -5V 电源信号 VEE-5 相连接， 芯片 U1 的 6 号管脚作 为所述的光电探测器 4 的输出， 且与电阻 R1 的另一端相连， [0100] 所述的模数转换器 5 包括芯片 U2、 芯片 U3 和电阻 R6， 芯片 U3 为 12 位高速模数 转换芯片 AD9236， 芯片 U2 为用于将单端信号转换为差分信号的高性能模数转换驱动芯片 AD8138， 电阻 R6 的一端与所述的光电探测器 4 的输出端口相连， 电阻 R6 的另一端分别与电 阻 R7 的一端及芯片 U2 的 8 号管脚相连， 电阻 R7 的另一端与芯片 U2 的 5 号管脚相连， 芯片 U2 的 1 号管脚分别连接至电阻 R8 的一端及电阻 R9 的一端， 电阻 R8 的另一端接地， 电阻 R9 的另一端与芯片U2的4号管脚相连， 芯片U2的3号与4号管脚分别连接至电源信号VCC5与 VEE-5， 2 号管脚与电压信号 ADC_VOCM 连接， 其中电压信号 ADC_VOCM 为 3V 电源信号 VCC_3V 经电阻 R2 与电阻 R3 分压所得， 芯片 U3 的 2 号管脚连接至电压信号 ADC_MODE， 其中电压信 说 明 书 CN 103969027 A 11 8/9 页 12 号 ADC_MODE 由 VCC_3V 经电阻 R4 和电阻 R5 分压所得， 芯片 U2 的 3 号管脚、 8 号管脚、 11 号 管脚及 23 号管脚接地， 7 号管脚与 12 号管脚与电源信号 VCC_3V 相连接， 14 号管脚串联电 阻R10后接地， 24号管脚接3.3V电源信号VCC_3V3， 芯片U3的15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 25、 26、 27和28号管脚作为所述的模数转换器5的数据输出接口， 所述的电阻R2和R3的阻 值为 1K 欧姆， 所述的电阻 R4 和 R5 的阻值分别为 2K 欧姆和 1K 欧姆， 所述的电阻 R6、 R7、 R8 和 R9 的阻值均为 499 欧姆， 所述的电阻 R10 的阻值为 5K 欧姆， [0101] 所述的同步信号发生?？?1、 平均降噪?？?6、 隔点查分?？?7、 极值判断与定位模 块 8 和时钟信号发生?？?9 均在现场可编程门阵列 (FPGA) 芯片 U4 中实现， 芯片 U4 的型号 为 XC6SLX100T-2FGG900， 芯片 U4 的管脚 W29 接外部 100M 时钟信号 CLK， 芯片 U4 的 AA3、 T1、 R1、 P1、 N1、 M1、 L1、 K1、 J1、 H1、 G1、 F1 及 E1 号管脚分别与所述的芯片 U3 的 13、 15、 16、 17、 18、 19、 20、 21、 22、 25、 26、 27 和 28 号管脚相连接。 [0102] 图 14 给出了平均降噪模