微波混沌在電纜和光纖故障檢測中的應(yīng)用研究.pdf

1、隨著全球信息化的快速發(fā)展，作為信息傳輸?shù)闹匾浇橐浑娎|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(jì)發(fā)展和社會進(jìn)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(dāng)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(shí)現(xiàn)厘米級空間分辨率

2、。此外，由于具有強(qiáng)的抗干擾能力，還可以實(shí)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

3、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(shí)驗(yàn)研究了改進(jìn)型Colpitts電路和布爾電路的非線性動態(tài)特性，包括進(jìn)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(jìn)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(jìn)型Co

4、lpitts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(shí)現(xiàn)電纜故障定位。模擬和實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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

5、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?；诖嗽?，研制了布爾混沌時域反射儀樣機(jī)，該樣機(jī)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(shí)驗(yàn)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1800m和0.3 m。
　　5)提出了一種基于改進(jìn)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(shí)現(xiàn)單個光纖鏈路的故障診斷。進(jìn)一步，利用該電路直接調(diào)