微波混沌在電纜和光纖故障檢測(cè)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(chǎng)合已經(jīng)滲透到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步中發(fā)揮著越來越重要的作用。如何在最短時(shí)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(cè)技術(shù)存在精度低、抗干擾能力弱、無法在線檢測(cè)以及大測(cè)量范圍和高精度無法同時(shí)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(cè)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)厘米級(jí)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(cè)。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(hào)引入電纜和光纖檢測(cè)中，提出了面向電纜故障檢測(cè)的Colpitts混沌時(shí)域反射儀和布爾混沌時(shí)域反射儀以及面向光纖故障檢測(cè)的Colpitts電路直接調(diào)制的混沌光時(shí)域反射儀。主要工作及結(jié)果總結(jié)如下:
　　1)總結(jié)和對(duì)比了電纜和光纖的現(xiàn)有檢測(cè)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(hào)引入電纜和光纖的故障檢測(cè)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(hào)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(dòng)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(shí)域、頻域和自相關(guān)特性。
　　3)提出了一種用于電纜故障檢測(cè)的Colpitts混沌時(shí)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(hào)作為探測(cè)信號(hào)，結(jié)合相關(guān)探測(cè)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(shí)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(cè)的能力，即既免疫于通信信號(hào)的影響，又對(duì)通信信號(hào)造成的干擾小。測(cè)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(shí)域反射儀用于檢測(cè)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(hào)作為探測(cè)信號(hào)，結(jié)合相關(guān)探測(cè)技術(shù)，定位電纜故障?；诖嗽恚兄屏瞬紶柣煦鐣r(shí)域反射儀樣機(jī)，該樣機(jī)可用于檢測(cè)電纜斷路、短路、阻抗失配和濕電弧等故障，同時(shí)實(shí)驗(yàn)證明其具有在線檢測(cè)的功能。測(cè)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(shí)域反射儀。利用Colpitts混沌電路直接調(diào)制單波長(zhǎng)的分布反饋式半導(dǎo)體激光器實(shí)現(xiàn)單個(gè)光纖鏈路的故障診斷。進(jìn)一步，利用該電路直接調(diào)