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手持式光纤故障诊断仪的研究与设计

作　者: 张小兵
导　师: 陈德智
学　校: 华东师范大学
专　业: 无线电物理
关键词: 光纤故障诊断仪 光纤 低功耗 盲区 分辨率
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


基于时域反射技术的光纤测量仪器是八十年代才发展起来的新型光纤故障测试设备,光纤故障诊断仪作为光纤测量的一种重要仪器,在工程上的重大应用是能够方便的通过无损测量,快速的找出光纤的断点,并进行故障定位。它一经提出就因其特有的非破坏性测量、功能齐全、安全性好、使用方便等优点而倍受关注。当前市场上的光纤测量仪器主要有光时域反射计和光纤故障诊断仪,基本被国外产品垄断市场,国内少有公司参与研发,且价格昂贵,鉴于此,本论文提出了基于时域反射技术而设计的一种简易微型的光纤测量仪器——光纤故障诊断仪,能够进行快速测量、准确定位事件点且测距范围大等特点,整体性能优于市场上的同类产品,并且价格在市场上也有一定的优势。本文通过分析时域反射测量技术和国内外光纤测量仪器的发展状况,从光纤故障诊断仪的原理出发,对高性能微型光纤故障诊断仪的设计进行了详细分析,对其中的关键技术做了探讨,围绕测量系统的低功耗、大测量范围、减小测量盲区、较高的空间的分辨率,提出了切实可行的解决方法,并对测量的误差做了详细的阐述和分析。本文最后分析了可能引起系统工作误差的主要因素,提出了如何减小系统误差的方法,给出了用本系统进行的实际测量结果并进行了比较。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 光纤通信的发展及应用概述  10-12
    1.1.1 光纤通信的发展  10-11
    1.1.2 光纤通信的优势  11-12
    1.1.3 光纤通信系统组成  12
  1.2 光纤测量仪器的发展简介  12-14
  1.3 研究本课题的意义  14
  1.4 论文主要安排  14-16
第二章 光纤故障诊断仪的工作原理  16-26
  2.1 光纤原理  16-18
    2.1.1 光传播原理  16-18
    2.1.2 光纤的分类  18
  2.2 光脉冲在光纤中的传播现象  18-22
    2.2.1 瑞利散射  19-20
    2.2.2 菲涅耳反射  20-22
  2.3 光纤故障诊断仪的原理与分析  22-26
    2.3.1 光纤故障诊断仪的原理  22-25
    2.3.2 主要技术指标  25-26
第三章 光纤故障诊断仪的系统设计  26-52
  3.1 激光脉冲发射电路设计技术  26-32
    3.1.1 大功率激光器光源与选择  26-30
    3.1.2 激光脉冲产生电路  30-32
    3.1.3 简易光源的设计  32
  3.2 激光脉冲接收电路设计技术  32-42
    3.2.1 雪崩光电二极管(APD)  33-38
    3.2.2 APD光接收电路分析  38-42
  3.3 电源系统及低功耗设计  42-45
    3.3.1 电源系统设计  42-44
    3.3.2 系统低功耗设计  44-45
  3.4 其它光学器件的选择与设计  45-49
    3.4.1 光耦合器  45-47
    3.4.2 纤衰减器  47
    3.4.3 光纤适配器  47-48
    3.4.4 光纤活动连接头  48-49
  3.5 结构设计  49-50
  3.6 微处理平台  50
  3.7 微型化设计  50-52
第四章 关键技术的考虑  52-70
  4.1 光纤故障诊断仪的分辨率  52-55
    4.1.1 抽样分辨率  52-53
    4.1.2 空间分辨率  53-55
  4.2 盲区的考虑  55-60
    4.2.1 测试盲区指标的定义  55-57
    4.2.2 盲区产生的机理  57-58
    4.2.3 影响盲区大小的主要因素  58-59
    4.2.4 减小盲区的实现方法与实际应用  59-60
  4.3 色散与展宽  60-66
    4.3.1 色散的概念  60-61
    4.3.2 色散的表示方法  61-62
    4.3.3 材料色散  62
    4.3.4 波导色散  62-65
    4.3.5 克服色散影响的方案  65-66
  4.4 光纤故障诊断仪测量误差分析  66-70
    4.4.1 光纤折射率所引起的误差  66-67
    4.4.2 脉冲展宽引起的误差  67-68
    4.4.3 量化误差  68-69
    4.4.4 其它误差  69-70
第五章 实验结果及分析  70-73
第六章 小结及展望  73-74
参考文献  74-77
致谢  77-78
附录  78-79
作者研究生期间发表的论文  79

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 监视、报警、故障诊断系统
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