一种基于布里渊光时域分析仪BOTDA的曲线分析方法

摘要

一种基于布里渊光时域分析仪BOTDA的曲线分析方法，所述方法包括以下步骤：加载Omisense出品的BOTDA设备的测试曲线文件；显示其BOTDA曲线；显示BOTDA曲线的测试参数；分析BOTDA曲线的事件信息；提供BOTDA曲线分析控件。本发明分析并显示布里渊光时域分析仪BOTDA测试数据，找出其重要事件点的技术方法，并且基于该分析方法开发了BOTDA曲线显示与分析计算机控件，该控件能显示BOTDA曲线，给出事件点位置及其应变或温度信息，解决了在光缆在线监测等相关系统中集成BOTDA测试应用难题。

说明书

技术领域

本发明属于计算机及光通信领域，具体涉及一种基于布里渊光时域分析仪BOTDA的曲线 分析方法。

背景技术

在光缆线路监测中，通常的测试方法是通过光时域反射仪OTDR(Optical Time Domain  Reflectometer)设备或卡进行测试与检测，这种方法可以测试长达上百公里的光纤线路，并 且可得到光纤线路中的接头和融接点信息或断纤信息，基本满足大多数需求。但是对于某些 特殊行业的光缆线路，可能需要得到光缆的受力或应变信息，比如，电力特种光缆线路运行 中的环境急剧变化、地质灾害等因素的影响，使其发生形变造成光缆线路受损，性能恶化甚 至中断。尤其是对于冬季出现的光缆覆现象。这样，如何实时掌握特种光缆运行情况，实时 监控分析光缆受力及温度变化情况，及时发现故障隐患，采取有效的预防措施，对于提高电 力系统通信的安全可靠性非常重要。

分布式光纤传感技术是基于光纤工程中广泛应用的光时域反射技术发展起来的一种新型 传感技术，是目前传感技术研究领域的热点。从上世纪七十年代末提出到现在短短二十几年 里，分布式光纤传感技术得到了很快发展。基于布里渊散射的分布传感技术的研究起步较晚， 但由于它在温度、应变测量上所达到的测量精度、测量范围以及空间分辨率均高于其他传感 技术，因此这种技术在目前得到广泛关注与研究。其中基于布里渊光时域分析(BOTDA)技术 由于信号的检测较容易，在世界范围内的研究投入较大一些，技术也较为成熟。因此，应用 BOTDA技术对于监测电力特种光缆受气候影响的故障状况起关键决定性作用。

不同于OTDR卡，当前的BOTDA设备只有曲线本身数据，没有事件及告警信息，这对于要 详细精确查看曲线信息，定位故障点位置来说难度过高，因此有必要针对BOTDA曲线数据作 二次分析，找出其告警信息并进行结果显示。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于布里渊光时域分析仪BOTDA的曲线 分析方法，分析并显示布里渊光时域分析仪BOTDA测试数据，找出其重要事件点的技术方法， 并且基于该分析方法开发了BOTDA曲线显示与分析计算机控件。该控件能显示BOTDA曲线， 给出事件点位置及其应变或温度信息。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于布里渊光时域分析仪BOTDA的曲线分析方法，所述方法包括以下步骤：

(1)加载BOTDA的测试曲线文件；

(2)显示BOTDA曲线；

(3)显示BOTDA曲线的测试参数；

(4)分析BOTDA曲线的事件信息；

(5)提供BOTDA曲线分析控件。

所述步骤(1)中BOTDA设备为Omisense出品，加载的测试曲线文件为txt格式，且为频 率响应导出文件。

所述步骤(1)加载BOTDA的测试曲线文件包括以下步骤：

(1-1)解析曲线文件头信息；

(1-2)解析所述测试参数信息；

(1-3)解析测试频率响应数据。

所述步骤(2)显示BOTDA曲线是以折线图的方式在软件中显示测试频率响应情况；所述 折线图的横坐标为从发光点到测试光纤一半长度距离，纵坐标范围为从扫描起始频率到扫描 截止频率；所述测试参数包括起始频率、截止频率、脉宽、平均数和平均增益。

所述步骤(4)分析BOTDA曲线的事件信息包括以下步骤：

(4-1)定义变量i＝0，记测试数据集为数组data，记d＝data[0]；

(4-2)判断i是否小于data.size()，即i不是最后一个记录号，若是则执行步骤(4-3)， 若否则结束；

(4-3)d与data[i]均为一条记录数据，其第一项data[i].x为测试点位置，第二项 data[i].f为测试点频率；

(4-4)判断测试点d与data[i]频率差是否大于10KHz，若是则执行步骤(4-5)，若否 则执行步骤(4-6)；

(4-5)令d＝data[i]，记新事件点E，其对应位置为data[i].x，将E放入事件列表；

(4-6)i++，并返回步骤(4-2)。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：分析并显示布里渊光时域分析仪BOTDA测试 数据，找出其重要事件点的技术方法，并且基于该分析方法开发了BOTDA曲线显示与分析计 算机控件，该控件能显示BOTDA曲线，给出事件点位置及其应变或温度信息。本发明解决了 在光缆在线监测等相关系统中集成BOTDA测试应用难题。

附图说明

图1是布里渊光时域分析仪BOTDA导出txt类型曲线文件格式图；

图2是布里渊光时域分析仪BOTDA曲线分析控件显示不同频率响应光纤曲线图；

图3是布里渊光时域分析仪BOTDA曲线控件显示光纤接头频率响应及测试参数图；

图4为布里渊光时域分析仪BOTDA曲线事件点位置判别流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

一种基于布里渊光时域分析仪BOTDA的曲线分析方法，所述方法包括以下步骤：

(1)加载BOTDA的测试曲线文件；测试曲线文件为txt格式，且为频率响应导出文件；

所述步骤(1)加载BOTDA的测试曲线文件包括以下步骤：

(1-1)解析曲线文件头信息；头信息即为测试日期时间、设备参数、版本等的配置信息， 在该txt文件的[FILEINFO]与[DITEST]标记块下，解析方法为先记取检验[FILEINFO]标记块， 确认后读取其第一行记录，以’\t’作为分隔符分成记录名与记录值，检验记录名为Data的 记录值即为测试时间；

(1-2)解析所述测试参数信息；该信息在[MEASUREMENT]标记块下。同上循环遍历其每 行记录，以’\t’作为分隔符分成记录名与记录值，具体记录名与值对应关系如下：

Averaging对应测试平均次数、Sensor Length(m)对应测试光纤长度、Sample Count对 应为测试数据点个数、Sensor Length(m)的记录值为测试光纤长度、Spatial Resolution(m) 对应为测试点距、Sampling Interval(ns)对应测试脉宽、Frequency start(GHz)对应起始 频率、Frequency stop(GHz)对应截止频率。

(1-3)解析测试频率响应数据；该信息在[DATA]标记块下。循环遍历其每行记录，以’\t’ 作为分隔符分成两部分，分别对应测试点位置(公里)与响应频率(GHz)。

(2)显示BOTDA曲线；即以折线图的方式在软件中直观显示测试频率响应情况。横坐标为 从发光点到测试光纤一半长度距离，这里需排除设备内部固有的50米光纤余长，纵坐标范围 为从扫描起始频率到扫描截止频率，正常不受外力情况下，光纤的频率响应应在其特征频率 左右；

(2-1)根据测试数据的第一个与最后一个记录长度信息确定横坐标数据范围，将其转换为 米，作为控件内部绘图用横坐标数据，外部显示刻度单位为公里，测试起始点与测试末端长 度分为10等分，作为距离刻度，以此绘制曲线图横坐标；

(2-2)根据测试起始频率与截止频率确定纵坐标数据范围，将其转换为KHz，作为控件内 部绘图用纵坐标数据，外部显示刻度单位为GHz，将其分为10等分，作为频率刻度，以此绘 制曲线图纵坐标；

(2-3)根据测试数据，每个记录信息为距离和频率，同上，将距离转换为米、频率换算成 KHz，先将绘图点移至第一个记录点，从第二个记录开始作循环遍历直到最后一个记录为止， 依次从前一个记录位置画连线至当前记录位置，即可绘制出BOTDA频率响应曲线。

(3)显示BOTDA曲线的测试参数；所述测试参数包括起始频率、截止频率、脉宽、平均数 和平均增益；

(4)分析BOTDA曲线的事件信息；区别不同光纤中心频率，直观以频率变化方式显示熔接、 接头等事件点信息。本发明根据载入的曲线数据，以10KHz为事件判别依据，即当测试频率 落差大于10KHz时认为是一次事件；

所述步骤(4)分析BOTDA曲线的事件信息包括以下步骤：

(4-1)定义变量i＝0，记测试数据集为数组data，记d＝data[0]；

(4-2)判断i是否小于data.size()，即i不是最后一个记录号，若是则执行步骤(4-3)， 若否则结束；

(4-3)d与data[i]均为一条记录数据，其第一项data[i].x为测试点位置，第二项data[i].f 为测试点频率；

(4-4)判断测试点d与data[i]频率差是否大于10KHz，若是则执行步骤(4-5)，若否则执 行步骤(4-6)；

(4-5)令d＝data[i]，记新事件点E，其对应位置为data[i].x，将E放入事件列表； (4-6)i++，并返回步骤(4-2)。

(5)提供BOTDA曲线分析控件；该控件集成以上步骤(1)～(4)功能内容，并且支持自 由缩放功能，频率曲线图可以全屏显示。