本文關(guān)鍵詞：高精度光時域反射儀的研制

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【摘要】：光時域反射儀是用于光纖、光纜線路故障檢測的主要儀器。該儀器一般懫用脈沖激光作為探測信號,通過檢測光纖中的后向瑞利散射及故障點(diǎn)處的菲涅爾反射信號,以獲得被測光纖中的衰減信息以及故障點(diǎn)的位置信息。然而,該測量方法存在距離分辨率與動態(tài)范圍無法同時提高的原理性矛盾,即隨著測量距離的增加,其距離分辨率會降低。目前,普通商用脈沖光時域反射儀的典型空間分辨率通常在數(shù)米至數(shù)十米量級,其測量精度無法實(shí)現(xiàn)對光纖、光纜線路中密集故障事件的精確測量。隨著光纖通信和光纖到戶網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展,研發(fā)一種動態(tài)范圍大、精度高和成本低的光時域反射技術(shù)逐漸成為光纖故障檢測領(lǐng)域中一個亟待解決的問題。本文從上述應(yīng)用需求出發(fā),提出并實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了一種基于布爾混沌直接調(diào)制激光器的光時域反射技術(shù),該技術(shù)利用混沌隨機(jī)信號結(jié)合相關(guān)測量法,克服了傳統(tǒng)脈沖光時域反射儀中動態(tài)范圍與空間分辨率無法同時提高的矛盾,實(shí)現(xiàn)了與測量距離無關(guān)的光纖故障高精度(分米級)測量;此外,該技術(shù)在實(shí)現(xiàn)混沌光時域反射測量的基礎(chǔ)上又融入了脈沖光時域反射技術(shù),通過對兩種光纖故障檢測方式的組合、優(yōu)化設(shè)計(jì),得到了一種既能測量光纖衰減信息又能實(shí)現(xiàn)光纖故障高精度定位的新型光時域反射儀系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)能夠檢測到光纖的不匹配連接點(diǎn)和斷點(diǎn)等多種類型的反射(光纖故障)事件,其測量距離可達(dá)123 km(PC反射端面),并在該測量范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)與距離無關(guān)的24 cm距離分辨率;同時,該系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了對光纖衰減信息的精確測量。本文闡述了光纖故障類型及其檢測原理,對傳統(tǒng)脈沖光時域反射技術(shù)和混沌光時域反射技術(shù)進(jìn)行了對比、分析,并指出了它們存在的問題。提出了混沌光與脈沖光相結(jié)合的新型光時域反射技術(shù),實(shí)現(xiàn)了與距離無關(guān)的光纖故障高精度定位以及光纖衰減信息的同時測量。完成了新型光時域反射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)中各模塊單元的開發(fā),包括激光器驅(qū)動模塊、信號調(diào)制模塊、混沌信號產(chǎn)生模塊以及脈沖信號產(chǎn)生模塊等。利用搭建好的新型光時域反射系統(tǒng)對一根多段相連的單模光纖進(jìn)行實(shí)際測量,從距離分辨率和最遠(yuǎn)測量距離(動態(tài)范圍)兩個方面對該系統(tǒng)的性能進(jìn)行了分析、評測,并指出了進(jìn)一步改善測量性能的方法。
【關(guān)鍵詞】：光時域反射儀 布爾混沌 脈沖 高精度 光纖故障診斷
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH74
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 光纖的應(yīng)用與故障分析11-13
• 1.1.1 光纖網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與光纖故障11
• 1.1.2 光纖故障的分類與檢測11-13
• 1.2 傳統(tǒng)光時域反射技術(shù)13-16
• 1.2.1 光時域反射技術(shù)發(fā)展研究13-14
• 1.2.2 傳統(tǒng)光時域反射技術(shù)檢測原理及應(yīng)用14-16
• 1.3 混沌信號相關(guān)法的光時域反射技術(shù)16-18
• 1.3.1 混沌信號研究16-17
• 1.3.2 混沌相關(guān)法檢測光纖故障的原理及應(yīng)用17-18
• 1.4 現(xiàn)有光時域反射技術(shù)存在的問題18-19
• 1.5 論文結(jié)構(gòu)及內(nèi)容安排19-21
• 第二章 光纖故障檢測裝置的系統(tǒng)設(shè)計(jì)21-29
• 2.1 系統(tǒng)整體方案介紹21-22
• 2.2 系統(tǒng)中關(guān)鍵模塊介紹22-24
• 2.3 混沌激光的產(chǎn)生方式24-27
• 2.3.1 光反饋、光注入、光電反饋24-25
• 2.3.2 寬帶混沌激光的直接調(diào)制產(chǎn)生25-27
• 2.4 脈沖激光的產(chǎn)生方式27-28
• 2.5 小結(jié)28-29
• 第三章 系統(tǒng)電路的模塊化設(shè)計(jì)與研究29-55
• 3.1 激光器驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)29-41
• 3.1.1 激光器簡介29-35
• 3.1.2 激光器驅(qū)動模塊設(shè)計(jì)35-38
• 3.1.3 調(diào)制電路模塊38-41
• 3.2 布爾混沌信號的產(chǎn)生41-46
• 3.2.1 寬帶混沌信號41-42
• 3.2.2 布爾混沌實(shí)驗(yàn)研究42-46
• 3.3 脈沖信號源電路設(shè)計(jì)46-48
• 3.3.1 兩種脈沖電路的實(shí)現(xiàn)46-48
• 3.3.2 結(jié)果分析48
• 3.4 其他電路模塊設(shè)計(jì)48-51
• 3.4.1 電壓轉(zhuǎn)換電路48-49
• 3.4.2 慢啟動電路設(shè)計(jì)49-50
• 3.4.3 開關(guān)電路50
• 3.4.4 單端轉(zhuǎn)差分電路50-51
• 3.5 硬件電路的調(diào)試結(jié)果51-55
• 第四章 光纖故障檢測結(jié)果及分析55-65
• 4.0 引言55
• 4.1 實(shí)驗(yàn)裝置及原理55-57
• 4.2 光纖故障點(diǎn)檢測57-59
• 4.3 空間分辨率及最遠(yuǎn)距離59-61
• 4.4 光纖的衰減損耗實(shí)驗(yàn)61-63
• 4.4.1 光纖衰減損耗的檢測61-62
• 4.4.2 平滑濾波62-63
• 4.5 小結(jié)63-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 論文工作總結(jié)65
• 5.2 論文工作展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與所取得成果73

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本文編號：631952