机载网络中高精度OTDR系统设计

作     者：孙昌艳 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：胡钢

授予年度：2019年

学科分类：08[工学] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

主      题：时间相关单光子计数 小波变换 阈值降噪 事件定位 

摘      要：现代通信网络包括微波通信、光纤通信和卫星通信。光纤具有损耗低、传输频带宽、传输容量大和抗电磁干扰等优点,因此光纤通信逐渐成为现代信息传输的主要方式。基于光纤通信的机载航空总线也逐渐取代了传统的以铜芯或铝芯为传输媒介的数据总线。相比于普通光纤网络,机载航电光网络的光纤线程短,复杂度高。因此高精度的光纤检测设备在航电光网络的日常维护和检测中是必不可少的。基于时间相关单光子计数的OTDR具有非破坏性、结构简单和高灵敏度等特点,非常适合用于机载航电光网络的光纤检测。本文围绕机载网络中高精度OTDR系统设计展开,主要研究对OTDR测试曲线的分析,实现光纤故障位置和光纤末端位置定位,全文主要工作如下:1.根据机载航电网络中光纤检测精度需求和OTDR原理,设计基于时间相关单光子计数技术的高精度OTDR系统方案。2.分析小波变换原理,通过阈值降噪法提高OTDR测试信号信噪比。根据小波变换具有空间局部性质,能够描述信号细节的特征,提出自适应窗口定位事件位置的方法。MATLAB仿真实验验证,证明该方法能精确定位光纤故障位置和光纤末端位置。3.根据机载航电网络中高精度OTDR系统软件设计需求,制定软件设计方案。通过Qt与MATLAB混合编程的方式,完成机载网络中高精度OTDR系统软件编程。4.在入射光脉冲宽度1 ns、检测时间6000 ms、采样分辨率0.1 ns时,搭建测试环境完成高精度OTDR系统测试分析。系统性能测试结果表明,该高精度OTDR的动态范围大于20 dB、距离分辨率小于0.1 m、事件盲区小于0.1 m、衰减盲区小于0.3 m,完全符合机载航电光网络对光纤检测仪器的性能需求;根据光纤检测数据实现的事件检测结果中事件点与实际光纤故障一致,光纤长度和事件点位置与实际光纤位置存在约?3cm的精度。