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基于PSO-SVM的Φ-OTDR系统模式识别研究
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作者 朱宗玖 王宁 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第12期5023-5029,共7页
针对相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time domain reflectometer,Φ-OTDR)系统中误报率高的问题,提出一种多域特征提取与粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine,PSO-SVM)相结合... 针对相位敏感光时域反射仪(phase sensitive optical time domain reflectometer,Φ-OTDR)系统中误报率高的问题,提出一种多域特征提取与粒子群算法优化支持向量机(particle swarm optimization-support vector machine,PSO-SVM)相结合的模式识别算法。首先,对原始信号进行差分处理后提取时域特征,并利用小波包分解方法,通过验证不同分解层数下的事件分类准确率,设定最优分解层数为6层,提取差分信号的能量特征。然后以SVM分类器为基础,利用PSO算法优化SVM分类器参数,提高光纤振动信号识别准确率。最后利用Φ-OTDR事件数据集进行验证,实验结果表明,该模式识别算法达到了95.6%的振动事件分类准确率。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射仪(Φ-otdr) 小波包分解 粒子群算法(PSO) 支持向量机(SVM) 模式识别
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Photon counts modulation in optical time domain reflectometry 被引量:1
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作者 王晓波 王晶晶 +2 位作者 张国锋 肖连团 贾锁堂 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2011年第6期258-262,共5页
The quantum fluctuation of photon counting limits the field application of optical time domain reflection. A method of photon counts modulation optics time domain reflection with single photon detection at 1.55 μm is... The quantum fluctuation of photon counting limits the field application of optical time domain reflection. A method of photon counts modulation optics time domain reflection with single photon detection at 1.55 μm is presented. The influence of quantum fluctuation can be effectively controlled by demodulation technology since quantum fluctuation shows a uniform distribution in the frequency domain. Combined with the changing of the integration time of the lock-in amplifier, the signal to noise ratio is significantly enhanced. Accordingly the signal to noise improvement ratio reaches 31.7 dB compared with the direct photon counting measurement. 展开更多
关键词 single photon detection optical time domain reflection MODULATION quantum fluctuation
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Φ-OTDR系统的数字信号处理及应用 被引量:5
3
作者 张驰 邹宁睦 +6 位作者 宋金玉 佟帅 姚媛媛 丁哲文 王峰 张益昕 张旭苹 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期1-18,共18页
相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)传感系统具有高动态响应、高灵敏等特点,在大型工程结构健康监测领域具有巨大的应用潜力。而Φ-OTDR系统仪器化水平和工程应用很大程度上取决于数字信号处理(DSP)技术。本文对比分析了近年来Φ-OTDR系统在... 相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)传感系统具有高动态响应、高灵敏等特点,在大型工程结构健康监测领域具有巨大的应用潜力。而Φ-OTDR系统仪器化水平和工程应用很大程度上取决于数字信号处理(DSP)技术。本文对比分析了近年来Φ-OTDR系统在信号的量化、解调、抑噪以及模式识别上主要的数字信号处理方法和技术,并通过架空输电线路状态监测、埋地电缆外破预警两个应用实例,阐述了工程应用中数字信号处理与行业背景知识相结合的重要性和方法,并对Φ-OTDR系统中数字信号处理方法的发展现状和趋势进行了总结与展望。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射(Φ-otdr) 外差相干探测 数字信号处理(DSP) 输电线健康监测
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基于频分复用φ-OTDR的高频振动检测与解调
4
作者 孙抗 韩毓 何梦阳 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第7期148-151,共4页
相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)是一种借助光纤为传感媒介,检测外部振动信息的可靠方案。为提高系统的探测频率,设计了一种双脉冲频分复用结构的φ-OTDR系统。通过对双脉冲信号中的其中一路采用频分复用技术处理,产生用于检测动态相位... 相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)是一种借助光纤为传感媒介,检测外部振动信息的可靠方案。为提高系统的探测频率,设计了一种双脉冲频分复用结构的φ-OTDR系统。通过对双脉冲信号中的其中一路采用频分复用技术处理,产生用于检测动态相位变化的不同频率载波信号,使更多的探测脉冲可以同时在光纤中传输。并针对振动信号的解调,提出一种微分自交叉相除的反正切(PGC-DSD-Arctan)算法,解决了传统算法中解调效果受调制深度影响的问题,具有更好的适用性和更高的稳定性。通过搭建系统平台,可以有效地在10 km传感范围内检测并解调出20 kHz振动信号的相位和频率信息。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射计 光纤振动传感 频分复用 信号解调 高频振动检测
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一种融合Φ-OTDR和MZI的PCCP断丝监测系统 被引量:2
5
作者 熊菲 屈博扬 +8 位作者 周廣南 王浩然 张旭苹 梁蕾 王金 赵世松 张道 王峰 张益昕 《光电子技术》 CAS 2023年第2期133-141,共9页
设计了一种融合相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的预应力钢筋混凝土管(PCCP)断丝监测系统。通过引入优化的IQ解调算法,减少了40%以上的数据运算量。实验结果证明该系统的单端测量距离不低于20 km,频率响应不低... 设计了一种融合相位敏感型光时域反射计(Φ-OTDR)和马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的预应力钢筋混凝土管(PCCP)断丝监测系统。通过引入优化的IQ解调算法,减少了40%以上的数据运算量。实验结果证明该系统的单端测量距离不低于20 km,频率响应不低于20 kHz,空间定位误差在±2 m以内,具备长距离定位断丝故障和分辨振动事件特征频率的能力,为PCCP的全生命周期在线结构健康监测提供了一种可靠的技术手段。 展开更多
关键词 预应力钢筋混凝土管(PCCP) 相位敏感型光时域反射计(Φ-otdr) 马赫-曾德尔干涉仪(MZI) 断丝监测
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基于KNN算法与φ-OTDR系统的高铁声屏障故障识别方法 被引量:1
6
作者 付达靓 姚媛媛 +6 位作者 刘华如 高乾熠 李英 张旭苹 戴程程 邹宁睦 张益昕 《光电子技术》 CAS 2023年第3期261-268,共8页
提出了一种基于K近邻(K-nearest neighbors,KNN)算法和相位敏感光时域反射(Phase-sensitive optical time domain reflectometry,φ-OTDR)系统的高铁声屏障故障识别方法。设计了V字型光缆敷设方式,能够感知声屏障不同高度吸声板在脉动... 提出了一种基于K近邻(K-nearest neighbors,KNN)算法和相位敏感光时域反射(Phase-sensitive optical time domain reflectometry,φ-OTDR)系统的高铁声屏障故障识别方法。设计了V字型光缆敷设方式,能够感知声屏障不同高度吸声板在脉动力冲击下的振动,并利用φ-OTDR系统采集振动信号。对振动信号进行多域特征提取以及K近邻分类后,可以实现对声屏障故障状态识别。实验结果表明,在复杂场景下对于故障点的识别正确率达到了90.9%。该方法为声屏障故障识别提供了一条可行的技术路线,能够减少对专业人员的依赖,对于提升高铁声屏障智能运维水平具有重要意义。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射 声屏障 多域特征提取 K近邻
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基于Φ-OTDR的海风机与海底电缆在线状态监测方法 被引量:3
7
作者 陈勇 张驰 +5 位作者 丁哲文 冯磊 贾星杰 赵世松 王健 张益昕 《光电子技术》 CAS 2023年第1期53-61,共9页
利用自研的Φ-OTDR系统,在福建省某海上风电场开展了演示验证,实现了对海风机机组的启动-运行-停机等不同工况下的状态分析与诊断,总结了不同工况下的振动特征及诊断依据;以及针对海底电缆的水流冲击、锚害拖拽、抵近船只航行等监测预... 利用自研的Φ-OTDR系统,在福建省某海上风电场开展了演示验证,实现了对海风机机组的启动-运行-停机等不同工况下的状态分析与诊断,总结了不同工况下的振动特征及诊断依据;以及针对海底电缆的水流冲击、锚害拖拽、抵近船只航行等监测预警功能,总结了不同海缆状态下及周边环境感知目标事件特征。实测结果证明该方案能够在线监测海风机与海底电缆状态,并有效感知周围环境,为提升海上风电场运维水平提供了可靠的技术途径。 展开更多
关键词 相位敏感光时域反射 海底电缆 海风机 锚害 水流冲击 工况分析
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基于双向OTDR测试的通信光缆故障智能检测方法
8
作者 卢杰 张艳强 《通信电源技术》 2023年第7期55-57,共3页
当前通信光缆故障检测时,主要通过单向光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)测试获取光缆运行数据,但仪表测试距离的限制会影响采集数据的完整程度,导致故障智能检测结果F1值较低。因此,提出一种以双向OTDR测试为核心... 当前通信光缆故障检测时,主要通过单向光时域反射仪(Optical Time Domain Reflectometer,OTDR)测试获取光缆运行数据,但仪表测试距离的限制会影响采集数据的完整程度,导致故障智能检测结果F1值较低。因此,提出一种以双向OTDR测试为核心的通信光缆故障智能检测方法。应用多个光时域反射仪建立双向OTDR测试方案,实时采集通信光缆运行数据,并结合双向拉曼分布式放大技术,弥补光纤传输损耗。依托于小波变换算法分解测试信号,从时域和频域2个方面提取光缆运行信号特征。利用故障树概念构建通信光缆故障树,检测出当前通信光缆存在故障类型,并定位故障点具体位置。实验结果表明:所提方法应用后,得出的通信光缆故障智能检测结果F1值为0.93,满足智能检测精度要求。 展开更多
关键词 光时域反射仪(otdr) 双向测试 通信光缆 数据采集 特征提取 故障检测
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基于Ф-OTDR和POTDR结合的分布式光纤微扰传感系统 被引量:20
9
作者 李建中 饶云江 +1 位作者 冉曾令 谢孔利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1108-1113,共6页
提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以... 提出了一种ф-OTDR和POTDR相结合的分布式光纤微扰传感系统.该系统将窄线宽DFB激光器作为传感光源同时应用到ф-OTDR和POTDR中,在不增加成本的前提下使两种系统合为一体,可同时检测传输光脉冲的相位和偏振态的变化,并使它们并行运行以提高传感系统对微扰远程定位检测的准确度,从而大幅减小误判率和漏报率.同时采用小波分析的方法来降低传感信号的噪音以进行后续的处理.实验结果表明,传感系统在14km处获得具有较高信噪比的扰动信号,同时系统的空间分辨率也达到了50m. 展开更多
关键词 分布式光纤传感 相位敏感光时域反射计 偏振光时域反射计 小波变换 光缆监测
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光时域反射仪(OTDR)的研制 被引量:10
10
作者 蔡志岗 靳珂 +2 位作者 李伟良 江绍基 李鹏 《半导体光电》 CAS CSCD 北大核心 2002年第1期48-50,共3页
研制出了一台初步达到市场商品化标准的光时域反射仪。阐述了光时域反射仪的工作原理和制作方法 ,对它的每个组成部分 ,包括光器件、电子器件以及测量软件都做了说明。通过对光纤样品的测量 。
关键词 光时域反射仪 光纤测量 瑞利散射
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自构建光纤链路的OTDR测试实验及教学实践 被引量:5
11
作者 林远芳 李明宇 +3 位作者 阎春生 时尧成 王晓萍 刘旭 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2011年第8期34-38,52,共6页
为了加深学生对光纤基础知识、光纤连接及测试基本理论的理解,提高学生的工程应用能力,浙江大学信息工程(光电)专业在"光通信及集成光电子技术模块实习"中设置了光纤链路测试实验,要求学生基于光纤、跳纤、尾纤、光纤端面处... 为了加深学生对光纤基础知识、光纤连接及测试基本理论的理解,提高学生的工程应用能力,浙江大学信息工程(光电)专业在"光通信及集成光电子技术模块实习"中设置了光纤链路测试实验,要求学生基于光纤、跳纤、尾纤、光纤端面处理工具、连接器、衰减器和熔接机等实验器材,通过机械对接、法兰及熔接方式自行构建光纤链路,并使用光时域反射计(optical time domain reflectometer,OTDR)进行测试,并对光纤端面质量、接续效果以及链路构建的合理性进行评估。2a来的教学实践表明,通过这种"基于任务,边做边学"的自主式、探究式实验,学生不仅能掌握OTDR的使用要点、光纤的端面处理及接续方法,而且学生发现问题和解答问题的能力也有所提高。 展开更多
关键词 光纤通信 实验教学 otdr 衰减
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基于相位敏感光时域反射的海底电缆外部扰动监测方法
12
作者 廖雁群 李迪 +3 位作者 李磊 张浩然 杨帅 王航 《广东电力》 北大核心 2024年第8期109-116,共8页
海底电缆是连接陆地和海洋电网的重要纽带,锚击、渔网拖曳等外力破坏是其安全稳定运行的主要威胁。为监测海底电缆外部扰动,基于相位敏感光时域反射技术,设计外差相干型的扰动监测装置,采用正交解调和移动方差平均法识别和定位扰动信号... 海底电缆是连接陆地和海洋电网的重要纽带,锚击、渔网拖曳等外力破坏是其安全稳定运行的主要威胁。为监测海底电缆外部扰动,基于相位敏感光时域反射技术,设计外差相干型的扰动监测装置,采用正交解调和移动方差平均法识别和定位扰动信号,并进行试验验证与现场应用。结果表明:所提方法可有效提取传感光纤中的背向散射光幅值与相位信息;外部扰动造成的相位变化,会引起幅值波动与相位跳变;采用移动方差平均算法提取幅值波动区,可实现外部扰动定位;基于扰动点相位信息,可反演得到扰动时域波形。外差相干型探测技术可用于海底电缆外部扰动监测。 展开更多
关键词 海底电缆 相位敏感光时域反射技术 正交解调 振动
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φ-OTDR识别不同频率振动事件研究 被引量:8
13
作者 郑印 段发阶 +1 位作者 涂勤昌 伯恩 《光电工程》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期68-74,共7页
在相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)识别入侵事件中,时间域单点振动判断和空间域相邻点振动判断算法是以一段时间和相邻区域内的数据变化幅度为依据,来检测由入侵者产生的光强差异,定位入侵位置。本文在这种算法的基础上,重点研究了三个... 在相位敏感光时域反射计(φ-OTDR)识别入侵事件中,时间域单点振动判断和空间域相邻点振动判断算法是以一段时间和相邻区域内的数据变化幅度为依据,来检测由入侵者产生的光强差异,定位入侵位置。本文在这种算法的基础上,重点研究了三个方面的内容:即研究自适应均值去阈值的方法、分析了该算法可以识别的振动事件的频率响应范围、设计算法对振动事件所包含的频率信息分类,并通过25组不同频率的振动实验验证算法和分析。实验证实研究出的阈值处理方法适应性非常好,频率响应范围与理论分析一致,且设计的频率分类算法能够实现对振动事件所包含的频率信息正确分类,为φ-OTDR的实际工程应用提供参考。 展开更多
关键词 光纤光学 相位敏感光时域反射计 入侵监测 阈值处理 频率响应 频率分类
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分布式OTDR滑坡岩体推力监测系统的研究及应用 被引量:2
14
作者 胡时友 周策 +2 位作者 陈文俊 宋军 张利勋 《中国地质灾害与防治学报》 CSCD 2007年第S1期63-68,72,共7页
提出了一种用圆形弹膜片及微弯调制机构,进行滑坡崩塌岩体推力传感的分布式光纤传感系统以及一种不需双光路信号,就可减小光源波动及环境因素对测量的影响解调应力方法。推导出传感器的动态范围与分布个数的关系、传感器的灵敏度与应力... 提出了一种用圆形弹膜片及微弯调制机构,进行滑坡崩塌岩体推力传感的分布式光纤传感系统以及一种不需双光路信号,就可减小光源波动及环境因素对测量的影响解调应力方法。推导出传感器的动态范围与分布个数的关系、传感器的灵敏度与应力的关系及瑞利后向散射光功率与应力的公式。建立起对岩体推力进行监测的试验系统。试验表明该传感器具有线性度好、重复性、准确度高及工程实用性好的特点。光纤传感器与其它类型的传感器相比,具有抗电磁干扰、结构简单、性能可靠、耐水性及电绝缘好、耐腐蚀;测量对象广泛,适用于多种物理量的监测;对待测场能够进行远距离、连续实时、分布式测量。因而在许多安全监测领域逐步受到人们的注意。分布式光纤压力传感器在桥梁、水利工程、建筑以及地质工程灾害监测中有着十分广泛的应用前景。其发展受到普遍的重视。目前高分辨率、高灵敏度的分布式光纤应力传感器多采用光相干方式,其光路结构复杂、调整难,工程实用性差。文中介绍的仪器为一种基于OTDR的分布式光纤压力传感器,具有较高的空间分辨率和测量灵敏度,工程实用性好。直接采用光纤应变传感器对滑坡、崩塌岩体、滑体推力进行监测,预测预报其灾害的发生,对滑坡、崩塌岩体防治工程监测,检测其施工质量,均具重要的现实意义。 展开更多
关键词 光纤传感器 应变传感器 光时域反射计 滑坡岩体推力监测系统
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OTDR测试盲区的研究与应用 被引量:4
15
作者 李立功 余晓芬 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 2004年第10期1330-1333,共4页
文章介绍了光时域反射计(OTDR)测试盲区的指标定义和产生机理,提出了利用窄脉冲、宽带宽、程控滤波和衰减等技术减小测试盲区的解决办法。结果表明,运用这些方法和高速采样技术对现有产品改进后,实现了3m的测试事件盲区,满足了光纤器件... 文章介绍了光时域反射计(OTDR)测试盲区的指标定义和产生机理,提出了利用窄脉冲、宽带宽、程控滤波和衰减等技术减小测试盲区的解决办法。结果表明,运用这些方法和高速采样技术对现有产品改进后,实现了3m的测试事件盲区,满足了光纤器件和光纤局域网的小盲区测试。 展开更多
关键词 光时域反射计 事件盲区 窄脉冲
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基于OTDR的准分布光纤温度报警系统 被引量:3
16
作者 魏康林 温志渝 +1 位作者 邹建 张弘 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第2期329-332,共4页
针对矿山、油田等易燃易爆地段温度报警的空间准确定位要求,研究了基于光时域反射计(OTDR)原理的准分布光纤温度报警系统。依据系统的结构与原理分析,完成了半导体激光器(LD)的高速驱动电路和雪崩光电二极管(APD)增益的温漂补偿电路等... 针对矿山、油田等易燃易爆地段温度报警的空间准确定位要求,研究了基于光时域反射计(OTDR)原理的准分布光纤温度报警系统。依据系统的结构与原理分析,完成了半导体激光器(LD)的高速驱动电路和雪崩光电二极管(APD)增益的温漂补偿电路等硬件设计,优化了系统软件的编译。结合在线调试,设计了基于形状记忆效应的温度阈值执行器。试验结果表明系统能稳定运行,且具有1.5 m的空间分辨率和低于16 s的响应时间等优良的性能参数。 展开更多
关键词 准分布光纤温度报警系统(QDFTWS) 光时域反射计(otdr) 形状记忆合金(SMA) 测试
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OTDR系统中激光器驱动电路的设计 被引量:2
17
作者 侯功 黄在朝 邓辉 《自动化仪表》 CAS 北大核心 2013年第10期81-85,共5页
激光器驱动电路是光时域反射仪(OTDR)系统中的重要组成部分,其技术指标直接影响整个OTDR系统的工作性能。对OTDR系统中激光器驱动电路的设计原理进行了论述,讨论了驱动电路对激光器件的选择,详细给出了激光器驱动电路的硬件设计方案。... 激光器驱动电路是光时域反射仪(OTDR)系统中的重要组成部分,其技术指标直接影响整个OTDR系统的工作性能。对OTDR系统中激光器驱动电路的设计原理进行了论述,讨论了驱动电路对激光器件的选择,详细给出了激光器驱动电路的硬件设计方案。该驱动电路实现了激光脉冲的大功率、脉冲宽度和脉冲频率可调,从而大大提高了OTDR系统动态探测范围和分辨率,同时充分考虑了对激光器的保护,具有很强的可行性和实用性。 展开更多
关键词 光时域反射仪 脉冲半导体激光器 激光驱动电路 恒流源 保护电路
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基于人工智能的电力系统光纤故障检测研究 被引量:1
18
作者 王佳 张先涛 +5 位作者 程洪超 崔国瑞 邹航 杨立 刘雪莹 徐倩 《自动化仪表》 CAS 2024年第6期38-43,共6页
在电力系统实际运行过程中,光纤通信面临着故障风险。基于此,提出了一种基于人工智能的电力系统光纤故障检测方法。首先,介绍了光纤网络结构以及故障监测的常用方法;其次,描述了神经网络的具体应用;最后,建立了对比试验,验证了模型的可... 在电力系统实际运行过程中,光纤通信面临着故障风险。基于此,提出了一种基于人工智能的电力系统光纤故障检测方法。首先,介绍了光纤网络结构以及故障监测的常用方法;其次,描述了神经网络的具体应用;最后,建立了对比试验,验证了模型的可靠性。试验结果表明:通过与实际故障原因的对比,采用神经网络进行故障分析的误判率在四种故障模式下分别低于3%、15%、14%、5%;优化模型的整体识别正确率为86.34%,高于传统模型。该结果验证了模型的合理性。该研究提出的电力系统光纤故障检测方法具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 电力系统 光纤通信 人工智能 故障检测 光时域反射 神经网络 反向传播
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基于OTDR的分布式光纤传感器原理及其应用 被引量:26
19
作者 倪玉婷 吕辰刚 +1 位作者 葛春风 武星 《光纤与电缆及其应用技术》 2006年第1期1-4,共4页
介绍了分布式光纤传感器的当前进展及发展趋势。总结了基于光时域反射(OTDR,BOTDR,ROTDR)的分布式光纤传感器的原理、优缺点、应用领域以及在应用中存在的问题。同时对当前产品的测量精度、测量范围等进行了归纳。
关键词 分布式光纤传感器 光时域反射仪 布里渊散射 瑞利散射
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OTDR宏弯曲损耗测试的分析与应用 被引量:4
20
作者 罗志会 王舟 《光通信技术》 CSCD 北大核心 2009年第12期55-57,共3页
宏弯曲损耗已经成为影响FTTx线路传输质量的重要因素。通过分析宏弯曲损耗形成的机理,针对实际工程中弯曲损耗测量存在特点和问题,探讨了利用OTDR准确测试单模光纤中宏弯曲损耗的相关技术,为工程中正确应用OTDR检测光纤的宏弯曲损耗提... 宏弯曲损耗已经成为影响FTTx线路传输质量的重要因素。通过分析宏弯曲损耗形成的机理,针对实际工程中弯曲损耗测量存在特点和问题,探讨了利用OTDR准确测试单模光纤中宏弯曲损耗的相关技术,为工程中正确应用OTDR检测光纤的宏弯曲损耗提供了参考。 展开更多
关键词 光纤通信 光时域反射 宏弯曲损耗
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