本文關(guān)鍵詞：微波混沌在電纜和光纖故障檢測中的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著全球信息化的快速發(fā)展,作為信息傳輸?shù)闹匾浇椤娎|和光纖,其應(yīng)用場合已經(jīng)滲透到社會的各個領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟發(fā)展和社會進步中發(fā)揮著越來越重要的作用。如何在最短時間、以最低成本排除電纜和光纖的故障是當前面臨的重要課題。目前,已有的電纜和光纖的檢測技術(shù)存在精度低、抗干擾能力弱、無法在線檢測以及大測量范圍和高精度無法同時兼顧等缺陷。微波混沌具有寬頻帶、類噪聲波形和δ型模糊函數(shù)等特性,用于電纜和光纖故障檢測時,可實現(xiàn)厘米級空間分辨率。此外,由于具有強的抗干擾能力,還可以實現(xiàn)故障的在線檢測。因此,本文將非線性電路(Colpitts電路和布爾電路)產(chǎn)生的微波混沌信號引入電纜和光纖檢測中,提出了面向電纜故障檢測的Colpitts混沌時域反射儀和布爾混沌時域反射儀以及面向光纖故障檢測的Colpitts電路直接調(diào)制的混沌光時域反射儀。主要工作及結(jié)果總結(jié)如下:1)總結(jié)和對比了電纜和光纖的現(xiàn)有檢測技術(shù),分析了面臨的挑戰(zhàn)和問題,提出將非線性電路產(chǎn)生的寬頻帶且具有良好相關(guān)特性的混沌信號引入電纜和光纖的故障檢測中。2)介紹了利用模擬系統(tǒng)和數(shù)字系統(tǒng)產(chǎn)生微波混沌信號的典型方式。通過仿真和實驗研究了改進型Colpitts電路和布爾電路的非線性動態(tài)特性,包括進入混沌的路徑、最大李雅普諾夫指數(shù)、排序熵和自相關(guān)曲線的峰值噪聲比等。分析了改進型Colpitts電路和布爾電路輸出混沌振蕩的時域、頻域和自相關(guān)特性。3)提出了一種用于電纜故障檢測的Colpitts混沌時域反射儀。該方法利用改進型Colpitts電路直接產(chǎn)生微波混沌信號作為探測信號,結(jié)合相關(guān)探測技術(shù),實現(xiàn)電纜故障定位。模擬和實驗證明了該方法的可行性,結(jié)果表明:Colpitts混沌時域反射儀不僅可以定位電纜斷路、短路、阻抗失配和屏蔽層破損等故障,而且還具有在線檢測的能力,即既免疫于通信信號的影響,又對通信信號造成的干擾小。測量范圍和空間分辨率分別為930 m和7 cm。4)提出并實驗證明了一種布爾混沌時域反射儀用于檢測電纜故障。該方法利用布爾電路直接產(chǎn)生微波混沌信號作為探測信號,結(jié)合相關(guān)探測技術(shù),定位電纜故障。基于此原理,研制了布爾混沌時域反射儀樣機,該樣機可用于檢測電纜斷路、短路、阻抗失配和濕電弧等故障,同時實驗證明其具有在線檢測的功能。測量范圍和空間分辨率分別為1800 m和0.3 m。5)提出了一種基于改進型Colpitts電路直接調(diào)制的混沌光時域反射儀。利用Colpitts混沌電路直接調(diào)制單波長的分布反饋式半導(dǎo)體激光器實現(xiàn)單個光纖鏈路的故障診斷。進一步,利用該電路直接調(diào)制多縱模法布里-珀羅激光器,實現(xiàn)波長可調(diào)諧的混沌光時域反射儀,用于波分復(fù)用無源光網(wǎng)絡(luò)中的故障診斷。實驗結(jié)果表明該方法不僅可以用于檢測無端接的光纖末端、失配的連接點以及光纖斷點,而且還可以獲得與測量距離無關(guān)的厘米量級分辨率。
【關(guān)鍵詞】：時域反射 混沌 故障定位 Colpitts電路 布爾電路
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN818;TN253
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-33
• 1.1 電纜和光纖的故障類型和起因11-13
• 1.2 電纜故障的現(xiàn)有檢測技術(shù)13-25
• 1.2.1 時域反射儀(TDR)14-17
• 1.2.2 頻域反射儀(FDR)17-23
• 1.2.3 時頻域反射儀(TFDR)23-25
• 1.3 光纖故障的現(xiàn)有檢測技術(shù)25-28
• 1.3.1 脈沖光時域反射儀(Pulse-OTDR)25-26
• 1.3.2 相干光時域反射儀(Coherent-OTDR)26-27
• 1.3.3 相關(guān)光時域反射儀(Correlation-OTDR)27-28
• 1.4 混沌激光用于電纜和光纖檢測的研究現(xiàn)狀28-31
• 1.5 混沌激光用于電纜和光纖檢測面臨的問題31
• 1.6 本論文主要研究內(nèi)容31-33
• 第二章 微波混沌的產(chǎn)生及特征33-49
• 2.1 微波混沌的典型產(chǎn)生方式33-37
• 2.1.1 模擬系統(tǒng)33-35
• 2.1.2 數(shù)字系統(tǒng)35-37
• 2.2 Colpitts混沌電路37-44
• 2.2.1 仿真研究38-40
• 2.2.2 實驗研究40-44
• 2.3 布爾混沌電路44-48
• 2.4 結(jié)論48-49
• 第三章 Colpitts混沌時域反射儀49-61
• 3.1 仿真研究49-51
• 3.2 實驗裝置51-52
• 3.3 測量原理與平均化離散消除算法52-55
• 3.3.1 測量原理52-53
• 3.3.2 平均化離散消除算法53-55
• 3.4 實驗結(jié)果55-59
• 3.4.1 斷路、短路和阻抗失配等故障的檢測55-57
• 3.4.2 測量范圍57-58
• 3.4.3 空間分辨率58-59
• 3.5 結(jié)論59-61
• 第四章 Colpitts混沌時域反射儀在線檢測電纜故障61-71
• 4.1 仿真研究61-63
• 4.2 實驗研究63-68
• 4.2.1 實驗裝置63-64
• 4.2.2 實驗結(jié)果64-68
• 4.3 結(jié)論68-71
• 第五章 布爾混沌時域反射儀及樣機71-81
• 5.1 實驗裝置71-72
• 5.2 實驗結(jié)果72-73
• 5.2.1 斷路、短路和阻抗失配等故障的檢測72
• 5.2.2 測量范圍72-73
• 5.3 布爾混沌時域反射儀樣機73-80
• 5.3.1 硬件系統(tǒng)設(shè)計73-74
• 5.3.2 軟件系統(tǒng)設(shè)計74-76
• 5.3.3 測量實例76-80
• 5.4 結(jié)論80-81
• 第六章 基于Colpitts電路直接調(diào)制的混沌光時域反射儀81-93
• 6.1 單波長的混沌光時域反射儀81-86
• 6.1.1 實驗裝置81-82
• 6.1.2 單波長混沌激光特性82-83
• 6.1.3 實驗結(jié)果83-86
• 6.2 波長可調(diào)的混沌光時域反射儀86-90
• 6.2.1 實驗裝置86-87
• 6.2.2 波長可調(diào)諧的混沌激光特性87-89
• 6.2.3 實驗結(jié)果89-90
• 6.3 結(jié)論90-93
• 第七章 總結(jié)和展望93-95
• 7.1 工作總結(jié)93-94
• 7.2 未來工作展望94-95
• 參考文獻95-107
• 圖表索引107-111
• 致謝111-113
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的科研成果113-116

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：微波混沌在電纜和光纖故障檢測中的應(yīng)用研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：292487