一种光器件故障检测方法及装置

技术领域

本发明涉及光纤传感领域，特别涉及一种光器件故障检测方法及装置。

背景技术

光纤传感技术能够通过检测光纤中传输的光波强度、相位、频率、波长以及偏振等参数的变化来检测物理量。由于光纤传感技术具有检测物理量多样、灵敏度高、测量速度快以及成本低等诸多优点，已广泛应用于多个领域。

光纤传感技术所应用的光纤传感系统包括至少一个光器件，相关技术中提供了一种能够检测该光器件是否正常工作的方法，该方法中通过测量光器件的驱动结构的电属性(例如电流大小等)来检测该光器件是否正常工作。例如，通过测量光器件的电源是否正常输出电流来判断该光器件是否正常工作：当有电流输出时，确定该光器件正常工作，当没有电流输出时，确定该光器件无法正常工作。

但是，由于相关技术中检测光器件是否能够正常工作的方法依赖于测量光器件的驱动结构的电属性，易导致检测结果不准确。

发明内容

本发明提供了一种光器件故障检测方法及装置，可以解决相关技术中基于光器件的驱动结构的电属性确定该光器件是否正常工作而导致检测结果不准确的问题。

具体而言，包括以下的技术方案：

第一方面，提供了一种光器件故障检测装置，所述光器件故障检测装置应用于光线传感链路，所述光线传感链路包括位于光传输方向上连接的至少一个光器件，

所述光器件故障检测装置包括：光采样模块以及第一光电转换模块；

所述光采样模块的输入端被配置为与待检测光器件的输出端连接，所述光采样模块被配置为获取所述待检测光器件的采样光，所述采样光为所述待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号，所述待检测光器件为所述至少一个光器件中的至少一个光器件；

所述第一光电转换模块的输入端与所述光采样模块的输出端连接，所述第一光电转换模块被配置为当所述采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定所述待检测光器件存在故障，所述第一功率阈值为保证所述待检测光器件正常工作的最小功率值。

可选的，所述光器件故障检测装置包括：光开关；

所述光开关的输入端与所述光采样模块的输出端连接，所述光开关的输出端与所述第一光电转换模块的输入端连接。

可选的，所述至少一个光器件包括N个光器件，所述N个光器件中的每个光器件均为待检测光器件，

所述光器件故障检测装置包括N个光采样模块，所述N个光采样模块的输入端被配置为一一对应的与所述N个光器件中的输出端连接；

所述光开关具有N个输入端以及1个输出端，所述光开关的N个输入端被配置为一一对应的与所述N个光采样模块的输出端连接，所述N为大于1的整数，所述光开关的1个输出端与所述第一光电转换模块的输入端连接。

可选的，所述至少一个光器件包括N个光器件，所述N个光器件中至少一个光器件为待检测光器件，

所述光器件故障检测装置包括M个光采样模块，所述光开关具有M个输入端以及1个输出端，所述光开关的M个输入端被配置为一一对应的与所述M个光采样模块的输出端连接，所述N为大于1的整数，所述M为小于或等于N的整数；

当所述待检测光器件为第一光器件时，所述第一光器件为所述N个光器件中，位于光路的传输方向上的第一个光器件，所述M个光采样模块中的1个光采样模块的输入端被配置为与所述第一光器件的输出端连接，所述光开关的输入端与所述光采样模块的输出端连接，所述光开关的输出端与所述第一光电转换模块的输入端连接；

当所述待检测光器件为第二光器件时，所述第二光器件为所述N个光器件中除第一光器件之外的光器件，所述M个光采样模块中的2个光采样模块中，一个所述光采样模块的输出端与所述第一光器件的输出端连接，另一个所述光采样模块的输入端与所述第一光器件的输入端连接，所述光开关的输入端均与所述2个光采样模块的输出端连接，所述光开关的输出端与所述第一光电转换模块的输入端分别连接，

所述第一光电转换模块被配置为，当根据所述输入端连接的光采样模块获取的采样光，确定光路的传输方向上位于所述待检测光器件之前的光器件无故障，且与所述输出端连接的光采样模块获取的采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定所述待检测光器件存在故障。

可选的，每个待检测光器件均具有第一功率阈值，在光路的传输方向上，每个所述光器件的第一功率阈值的大小依次降低。

可选的，所述第一光电转换模块包括：

比对子模块，用于将所述采样光的光功率与第一功率阈值进行比对；

确定子模块，用于当所述采样光的光功率小于所述第一功率阈值时，确定所述待检测光器件存在故障。

可选的，所述比对子模块，被配置为：

按照指定时间间隔，将所述采样光的光功率与第一功率阈值进行比对。

可选的，所述光器件故障检测装置包括第二光电转换模块，

所述第二光电转换模块的输入端被配置为与所述光线传感链路中位于光传输方向上的最后一个光器件连接；

所述第二光电转换模块被配置为，获取通过所述最后一个光器件的光信号，当所述光信号的光功率小于第二功率阈值时，向所述光开关发出控制指令，所述控制指令用于指示所述光采样模块获取所述待检测光器件的采样光。

可选的，所述光采样模块为分光器。

可选的，所述分光器与所述光开关以及所述待检测光器件均通过熔接的方式连接。

第二方面，提供了一种光器件故障检测方法，应用于第一方面所述的光器件故障检测装置，所述方法应用于光线传感链路，所述光线传感链路包括位于光传输方向上连接的至少一个光器件，

将所述光器件故障检测装置中的光采样模块的输入端与待检测光器件的输出端连接，所述待检测光器件为所述至少一个光器件中的至少一个光器件；

所述光采样模块获取所述待检测光器件的采样光，所述采样光为所述待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号；

当所述采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定所述光器件故障检测装置中的第一光电转换模块确定所述待检测光器件存在故障，所述第一功率阈值为保证所述待检测光器件正常工作的最小功率值。

可选的，所述光器件故障检测装置包括光开关，

所述第一光电转换模块确定所述待检测光器件存在故障之前，所述方法包括：

按照指定时间间隔，所述光开关控制所述第一光电转换模块获取所述采样光；

将所述采样光的光功率与第一功率阈值进行比对。

可选的，所述光器件故障检测装置包括光开关以及第二光电转换模块，所述第一光电转换模块确定所述待检测光器件存在故障之前，所述方法包括：

所述光开关根据所述第二光电转换模块的控制指令控制所述第一光电转换模块获取采样光；

将所述采样光的光功率与第一功率阈值进行比对；

其中，所述控制指令为所述第二光电转换模块获取的通过光线传感链路中位于光传输方向上的最后一个光器件光信号的光功率小于第二功率阈值时所述第二光电转换模块向所述光开关发出的指令。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的光器件故障检测方法及装置中，光采样模块能够获取待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号，第一光电转换模块能够当采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障。由于能够直接根据待检测光器件输出的光功率判断其是否有故障，相较于现有技术中根据光器件的驱动结构的电属性判断该光器件是否有故障这种间接测量的方法，明显提高了检测结果的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种光器件故障检测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种光器件故障检测装置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的再一种光器件故障检测装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种光器件故障检测装置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的又一种光器件故障检测装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种光器件故障检测方法的流程图；

图7是本发明实施例提供的另一种光器件故障检测方法的流程图；

图8是本发明实施例提供的又一种光器件故障检测方法的流程图；

图9是本发明实施例提供的在一种光器件故障检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

光纤传感技术因为其具有检测物理量多样、灵敏度高、测量速度快以及成本低等诸多优点，广泛应用于石油化工、电力、医学、土木工程等多个领域。其中，对应用该光线传感技术的光线传感链路中设置的各个光器件(也称光通过器件)的工作状态进行监控以及故障迅速判读是提高光线传感链路可靠性的必要手段。但是，由于光纤传感技术本身的特点，当光线传感链路发生故障时，比较难判断故障的位置。相关技术中通常通过测量光器件中的驱动结构的电属性判断该光器件是否有故障，该方式属于间接测量，容易造成检测误差，导致检测结果不准确。

本发明实施例提供了一种光器件故障检测装置，该光器件故障检测装置可以应用于光线传感链路，光线传感链路包括位于光传输方向上连接的至少一个光器件。如图1所示，光传输方向为方向x，该光器件故障检测装置包括：光采样模块101以及第一光电转换模块102。

其中，光采样模块101的输入端被配置为与待检测光器件的输出端连接，光采样模块101被配置为获取待检测光器件的采样光，采样光为待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号，待检测光器件为至少一个光器件中的至少一个光器件。

第一光电转换模块102的输入端与光采样模块101的输出端连接，第一光电转换模块102为用于检测采样光的装置，其被配置为当采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障，第一功率阈值为保证待检测光器件正常工作的最小功率值。

综上所述，本发明实施例提供的光器件故障检测装置，该装置包括光采样模块以及第一光电转换模块，其中，该光采样模块能够获取待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号，第一光电转换模块能够当采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障。由于能够直接根据待检测光器件输出的光功率判断其是否有故障，相较于现有技术中根据光器件的驱动结构的电属性判断该光器件是否有故障这种间接测量的方法，明显提高了检测结果的准确性。

需要说明的是，图1所示的光器件可以为光线传感链路中的光源，也可以为光线传感链路中除光源之外的光器件。当光器件为光源时，该光器件包括输出端，该输出端与光采样模块的输入端连接；当光器件为除光源之外的光器件时，该光器件可以包括输入端和输出端，该输入端可以与其他光器件的输出端连接，该输出端与光采样模块的输入端连接。

第一光电转换模块被配置为获取采样光并确定该采样光的光功率，以及，当采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障。需要说明的是，在可选的实现方式中，第一光电转换模块还用于将光功率转化为对应的电信号，该第一功率阈值也为电信号，通过比较采样光的光功率的电信号与第一功率阈值对应的电信号之间的大小关系，来确定待检测光器件是否存在故障。

可选的，如图2所示，光器件故障检测装置可以包括：光开关103。光开关103的输入端与光采样模块101的输出端连接，光开关103的输出端与第一光电转换模块102的输入端连接。光开关103用于控制光采样模块102获取待检测光器件的采样光，光开关101可以起到开关的作用。当有多个待检测光器件时，从每个待检测光器件获取的采样光可以均汇集到光开关处，然后再传输至第一光电转换模块102，由第一光电转换模块102对待检测光器件进行故障判断。

在本发明实施例提供的光器件故障检测装置中，待检测光器件可以为光线传感链路中的所有光器件，也可以为光线传感链路中的所有光器件中的一个或者多个光器件，则相应的，用于检测待检测光器件是否存在故障的光器件故障检测装置的结构可以不同。下面分别以两种情况为例，对光器件故障检测装置的结构进行说明：

第一种情况，如图3所示，至少一个光器件包括N个光器件，该N个光器件中的每个光器件均为待检测光器件。

该种情况下，光器件故障检测装置包括N个光采样模块101，该N个光采样模块101的输入端被配置为一一对应的与该N个光器件中的输出端连接。光开关103具有N个输入端以及1个输出端，光开关103的N个输入端与该N个光采样模块101的输出端一一对应连接。光开关103的1个输出端与第一光电转换模块102的输入端连接。N为大于1的整数，图3所示的情况中，N为3。也即是，该光线传感链路中设置有3个光器件，且均为待检测光器件，光器件故障检测装置包括3个光采样模块101，光器件故障检测装置中的光开关103具有3个输入端以及1个输出端。

第二种情况，至少一个光器件包括N个光器件，N个光器件中并非每个光器件均为待检测光器件，而是一个或者小于N个整数的光器件为待检测光器件。

该种情况下，光器件故障检测装置包括M个光采样模块101，光开关103具有M个输入端以及1个输出端，光开关103的M个输入端与M个光采样模块101的输出端一一对应连接，N为大于1的整数，M为小于或等于N的整数。

在第二种情况中，根据待检测光器件位于光线传感链路中位置的不同，相应设置的光采样模块101的数量会有不同，以下以该待检测光器件为位于光路的传输方向上的第一个光器件以及非第一光器件这两种情况为例进行说明：

当待检测光器件为第一光器件时，第一光器件为N个光器件中位于光路的传输方向上的第一个光器件。参考图2，M个光采样模块101中的1个光采样模块101的输入端被配置为与第一光器件的输出端连接，光开关103的输入端与光采样模块101的输出端连接，光开关103的输出端与第一光电转换模块102的输入端连接。

当待检测光器件为第二光器件时，第二光器件为N个光器件中除第一光器件之外的光器件，M个光采样模块101中的2个光采样模块101中，一个光采样模块101的输出端与第一光器件的输出端连接，另一个光采样模块101的输入端与第一光器件的输入端连接，光开关103的输入端均与2个光采样模块101的输出端连接，光开关103的输出端与第一光电转换模块102的输入端分别连接。如图4所示，待检测光器件在光路的传输方向x上，两侧均设置有光采样模块101，该两个光采样模块101均通过光开关103与第一光电转换模块102连接。

该种情况下，第一光电转换模块102被配置为，当根据输入端连接的光采样模块101获取的采样光，确定光路的传输方向上位于待检测光器件之前的光器件无故障，且与输出端连接的光采样模块101获取的采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障。该确定的过程可以通过逻辑电路实现，判断条件中，确定光路的传输方向上位于待检测光器件之前的光器件无故障，以及与输出端连接的光采样模块101获取的采样光的光功率小于第一功率阈值这两个条件为“与”的关系，当两者的判断结果均为“True”时，确定待检测光器件存在故障。

可选的，每个待检测光器件均具有第一功率阈值，每个待检测光器件的第一功率阈值可以相同也可以不同。考虑到本发明实施例在实际应用时，光信号在光路的传输过程中存在损耗，因此，在光路的传输方向上，每个光器件的第一功率阈值的大小可以设置为依次降低。并且，随着光器件的使用年限以及折损率，也可以对该每个光器件的第一功率阈值进行调整。

可选的，第一光电转换模块102包括：比对子模块以及确定子模块。其中，比对子模块用于将采样光的光功率与第一功率阈值进行比对，可选的，该比对子模块可以包括比较器(英文：comparator)，该比较器被配置为将采样光的光功率与第一功率阈值进行比对，当该采样光的光功率小于第一功率阈值时，比较器可以向确定子模块发送触发信号。确定子模块用于当该采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障，可选的，确定子模块可以通过报警器实现，在接收到比较器发送的触发信号之后，通过报警的方式确定待检测光器件存在故障。

可选的，比对子模块可以被配置为：按照指定时间间隔，将采样光的光功率与第一功率阈值进行比对，该比对子模块可以包括比较器和定时器，定时器用于计时并在每到达指定时间间隔时均向比较器发出提示信号，该比较器被配置为在接收到提示信号后，将采样光的光功率与第一功率阈值进行比对。如此使得光器件故障检测装置可以定期自动检测，示例的，该指定时间间隔可以为10分钟，定时器在每计时至10分钟时向比较器发出提示信号。

可选的，如图5所示，光器件故障检测装置包括第二光电转换模块104，第二光电转换模块104的输入端被配置为与光线传感链路中位于光传输方向上的最后一个光器件连接。第二光电转换模块104可以被配置为，获取通过最后一个光器件的光信号并确定该光信号的光功率，当光信号的光功率小于第二功率阈值时，向光开关103发出控制指令，控制指令用于指示光采样模块101获取待检测光器件的采样光。该第二功率阈值为保证该最后一个光器件能够正常工作的最小功率值。可选的，该第二光电转换模块可以包括比较器，该比较器被配置为当光信号的光功率小于第二功率阈值时，向光开关103发出控制指令。

由于第二光电转换模块104可以与光线传感链路中位于光传输方向上最后一个光器件连接，因此，输入该第二光电转换模块104的光信号为通过该光线传感链路的光信号，通过将该光信号的光功率与第二功率阈值进行对比，可以判断该光线传感链路是否存在故障，当确定该光线传感链路存在故障时，再通过光开关103控制光采样模块102获取待检测光器件的采样光。如此可以提高光器件故障检测装置的检测效率以及有效性。

图5所示的为上述图3所示的第一种情况中，光线传感链路中的所有光器件均为待检测光器件的情况，当然，在其他可选的实现方式中，也适用于上述第二种情况所述的并非所有光器件为待检测光器件的情况，检测该待检测光器件是否存在故障的原理可以参考前述介绍，本发明实施例在此不再赘述。

可选的，光采样模块101可以为分光器。该分光器可以为1*2的耦合器，即具有两个输出端。该分光器可以为1比99的分光器，即两个输出端的分光比为1比99，能够将通过待检测光器件的光信号中，百分之一的光信号用于光器件的故障检测，百分之九十九的光信号沿原光路进行传输。

可选的，分光器与光开关103以及待检测光器件可以均通过熔接的方式连接。当然，在其他可选的实施例中，分光器与光开关103以及待检测光器件也可以通过连接器进行连接。

综上所述，本发明实施例提供的光器件故障检测装置，该装置包括光采样模块以及第一光电转换模块，其中，该光采样模块能够获取待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号，第一光电转换模块能够当采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障。由于能够直接根据待检测光器件输出的光功率判断其是否有故障，相较于现有技术中根据光器件的驱动结构的电属性判断该光器件是否有故障这种间接测量的方法，明显提高了检测结果的准确性。

本发明实施例还提供了一种光器件故障检测，可以应用于图1所示的光器件故障检测装置，如图6所示，该方法包括：

步骤201、将光器件故障检测装置中的光采样模块的输入端与待检测光器件的输出端连接。

其中，待检测光器件为所述至少一个光器件中的至少一个光器件。

步骤202、光采样模块获取待检测光器件的采样光，采样光为待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号。

步骤203、当采样光的光功率小于第一功率阈值时，第一光电转换模块确定待检测光器件存在故障，第一功率阈值为保证待检测光器件正常工作的最小功率值。

综上所述，本发明实施例提供的光器件故障检测方法，光采样模块能够获取待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号，第一光电转换模块能够当采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障。由于能够直接根据待检测光器件输出的光功率判断其是否有故障，相较于现有技术中根据光器件的驱动结构的电属性判断该光器件是否有故障这种间接测量的方法，明显提高了检测结果的准确性。

可选的，光器件故障检测装置包括光开关，图7示出了本发明实施例提供的另一种光器件故障检测方法，该方法包括：

步骤301、将光器件故障检测装置中的光采样模块的输入端与待检测光器件的输出端连接。

其中，待检测光器件为所述至少一个光器件中的至少一个光器件。

步骤302、光采样模块获取待检测光器件的采样光，采样光为待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号。

步骤303、按照指定时间间隔，光开关控制第一光电转换模块获取采样光。

步骤304、将采样光的光功率与第一功率阈值进行比对。

步骤305、当采样光的光功率小于第一功率阈值时，第一光电转换模块确定待检测光器件存在故障，第一功率阈值为保证待检测光器件正常工作的最小功率值。

综上所述，本发明实施例提供的光器件故障检测方法，光采样模块能够获取待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号，光开关能够基于指定时间间隔控制第一光电转换模块获取采样光，以使第一光电转换模块能够当采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障。由于能够直接根据待检测光器件输出的光功率判断其是否有故障，相较于现有技术中根据光器件的驱动结构的电属性判断该光器件是否有故障这种间接测量的方法，明显提高了检测结果的准确性。且由于第一光电转换模块按照指定时间间隔获取采样光来检测，节约了该第一光电转换模块的处理资源。

可选的，光器件故障检测装置包括光开关以及第二光电转换模块，图8示出了本发明实施例提供的又一种光器件故障检测方法，该方法包括：

步骤401、将光器件故障检测装置中的光采样模块的输入端与待检测光器件的输出端连接。

其中，待检测光器件为至少一个光器件中的至少一个光器件。

步骤402、光采样模块获取待检测光器件的采样光，采样光为待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号。

步骤403、光开关根据第二光电转换模块的控制指令控制第一光电转换模块获取采样光。

其中，控制指令为第二光电转换模块获取的通过光线传感链路中位于光传输方向上的最后一个光器件光信号的光功率小于第二功率阈值时第二光电转换模块向光开关发出的指令。

步骤404、将采样光的光功率与第一功率阈值进行比对。

步骤405、当采样光的光功率小于第一功率阈值时，第一光电转换模块确定所述待检测光器件存在故障，第一功率阈值为保证待检测光器件正常工作的最小功率值。

综上所述，本发明实施例提供的光器件故障检测方法，光采样模块能够获取待检测光器件输出的光信号中指定比例的光信号，光开关能够根据第二光电转换模块的控制指令控制第一光电转换模块获取采样光，以使第一光电转换模块能够当采样光的光功率小于第一功率阈值时，确定待检测光器件存在故障。由于能够直接根据待检测光器件输出的光功率判断其是否有故障，相较于现有技术中根据光器件的驱动结构的电属性判断该光器件是否有故障这种间接测量的方法，明显提高了检测结果的准确性。且由于第一光电转换模块基于第二光电转换模块的控制指令来检测，既节约了该第一光电转换模块的处理资源，也增强了光器件故障检测方法的可靠性。一旦检测到光纤传感链路中存在故障，可以以第一个待检测光器件为起点，沿光路依次向后检测，直到检测到第一个出故障的待检测光器件。

图9示出了另一个种光纤传感链路的示意图，以及应用于该光线传感器链路的光器件故障检测装置，该光纤传感链路中包括4个待检测光器件，以及一个环形器001，该4个待检测光器件中的1个待检测光器件通过该环形器001设置于光路的回光部分，其余3个待检测光器件位于光路的出光部分。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。