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光纤及光纤通信系统的测量

时间：2023-07-14 07:39:48 其他范文收藏本文下载本文

光纤及光纤通信系统的测量（共7篇）由网友“kaiyan”投稿提供，下面是小编整理过的光纤及光纤通信系统的测量，欢迎您能喜欢，也请多多分享。

光纤及光纤通信系统的测量

篇1：光纤及光纤通信系统的测量

对光纤以及光纤通信系统的测量方法作了一些简单介绍，主要介绍了光纤测量：单模光纤模场直径、光纤损耗、光纤色散与带宽的测量；光纤通信系统测量：光发射机发送光功率、光源消光比、光接收机灵敏度、光接收机动态范围、眼图的测量，

光纤通信技术是近来迅猛发展的新兴技术，是世界新技术革命的重要标志，又是未来信息社会中高速信息网的主要传输工具。由于光纤的传光性能极其优良，因此光纤通信方式现己成为光通信的主流。在现存及设计的光纤通信系统中，我们必须对其进行测量以确定现存及设计的光纤通信系统是否能够达到系统要求。光纤通信的测量应包括光纤本身的测量和光纤通信系统的测量。

一、光纤参数的测量

1.单模光纤模场直径的测量

从理论上讲单模光纤中只有基模(LP0l)传输，基模场强在光纤横截面的存在与光纤的结构有关，而模场直径就是衡量光纤模截面上一定场强范围的物理量。对于均匀单模光纤，基模场强在光纤横截面上近似为高斯分布，通常将纤芯中场强分布曲线最大值1／e处所对应的宽度定义为模场直径。简单说来它是描述光纤中光功率沿光纤半径的分布状态，或者说是描述光纤所传输的光能的集中程度的参量。因此测量单模光纤模场直径的核心就是要测出这种分布。

测量单模光纤模场直径的方法有：横向位移法和传输功率法。下面介绍传输功率法。

取一段2米长的被测光纤，将端面处理后放入测量系统中，测量系统主要由光源和角度可以转动的光电检测器构成。光纤的输入端应与光源对准。另外为了保证只测主模(LP01)而没有高次模，在系统中加了一只滤模器，最简单的办法是将光纤打一个直径60mm的小圆圈。当光源所发的光通过被测光纤，在光纤末端得到远场辐射图，用检测器沿极坐标作测量，即可测得输出光功率与扫描角度间的关系，P—θ线如图2所示。然后，按模场直径的定义公式输入P和θ值，由计算机按计算程序算出模场直径。

2.光纤损耗的测量

光纤损耗是光纤的一个重要传输参数。由于光纤有衰减，光纤中光功率随距离是按指数的规律减小的。但是，对于单模光纤或近似稳态的模式分布的多模光纤衰减系数a是一个与位置无关的常数。若设P(Z1)为Z＝Z1处的光功率，即输入光功率。若设P(Z2)为Z2处的光功率，即这段光纤的输出功率。因此，光纤的衰减系数a定义为

因此，只要知道了光纤长度Z2-Z1和Z2、Z1处的光功率P(Z1)、P(Z2)，就可算出这段光纤的衰减系数a。测量光纤的损耗有很多种办法，下面只介绍其中的两种办法。

1)截断法

截断法是一种测量精度最好的办法，但是其缺点是要截断光纤。这种测量方法的测量方框如图3所示。

取一条被测的长光纤接入测量系统中，并在图中的“2”点位置用光功率计测出该点的光功率P(Z2)。然后，保持光源的输入状态不变，在被测量光纤靠近输入端处“1”点将光纤截断，测量“l”点处的光功率P(Z1)。这个测量过程等于测了1～2两点间这段光纤的输入光功率P(Z1)和输出光功率P(Z2)，又知道“1”、“2”点间的距离Z2-2l，因此，将这些值代入

即可算出这段光纤的平均衰减系数。

在测量方框图中斩波器(又称截光器)是一种能周期断续光束的器件。例如是一个有径向开缝的转盘。它将直流光信号变为交变光信号，作为参考光信号送到锁相放大器中，与通过了被测光纤的光信号锁定，以克服直流漂移和暗电流等影响，以确保测量精度。

2)背向散射法

测量原理。用背向散射法测量光纤损耗的原理与雷达探测目标的原理相似。在被测光纤的输入端射入一个强的光脉冲，这个光窄脉冲在光纤内传输时，由于光纤内部的不均匀性将产生瑞利散射(当然遇到光纤的接头及断点将产生更强烈的反射)。这种散射光有一部分将沿光纤返回向输入端传输，这种连续不断向输入端传输散射光称为背向散射光。从物理概念上看，这种背向散射光就将光纤上各点的“信息”送回了输入端。靠近输入端的光波传输损耗少，故散射回来的信号就强，离输入端远的地方光波传输损耗大，散射回来的信号就弱。人们就用这种带有光纤各点“信息”的背向散射对光纤的损耗等进行测量。这个测量仪器称为光时域反射仪，简写成OTDR(Optical Time Domain Reflectometer)。一条有代表性的测量曲线如图4所示。

曲线上A、D两个很强的回波对应于光纤的输入端面和输出端面引起的反射。曲线B点对应于一个光纤接头引起的散射回波。C点可能对应于光纤中的一个气泡引起的散射回波。怎样利用光纤的瑞利散射对光纤进行测量，是关于从定量的角度进行讨论。由于现在利用OTDR机器对光纤链路的损耗进行测量时，能直观、直接从OTDR机器内读出所需数据，所以这里不作定量讨论。

光时域反射仪原理方框图，如图5所示。这种仪表的工作原理是：首先用脉冲发生器调制一个光源使光源产生窄脉冲光波，经光学系统耦入光纤。光波在光纤中传输时出现散射，散射光沿光纤返回，途中经过光纤定向耦合器输入光电检测器，经光电检测器变为电信号，再经放大及信号处理送入显示器。其中对信号处理的原因是，背向散射光非常微弱，淹没在一片噪声中，因此，要用取样积分器积分，在一定时间间隔对微弱的散射信号取样并求和。在这过程中，由于噪声是随机的，在求和时抵消掉了，从而将散射信号取了出来。用OTDR除了可以测量光纤的损耗以外，还可以观察光纤沿线的损耗情况，以及某损耗突然变化点的装置，光纤接头的插入损耗等。OTDR还有一个工程上的重大用处，能够方便地找出光纤的断点。现在用OTDR测量光纤损耗是最常用的一种方法。优点是测量非破坏性，功能多，使用方便。但是，在使用时始终有一段盲区。另外用OTDR从光纤两端测出的衰减值有差别，通常取平均值。

3.光纤色散与宽带的测量

光纤的色散特性是影响光纤通信传输容量和中继距离的一个重要因素。在数据信号通信中，如色散大，光脉冲展宽就严重，在接收端就可能因脉冲展宽而出现相邻脉冲的重叠，从而出现误码。为了避免出现这种情况，只好使码元间隔加大，或使传输距离缩短。显然这就使得传输容量降低，中继局距离变短，这是人们所不希望的。在模拟传输中，同样由于色散大，不同频率的模拟光信号频谱不相同，在接收端就会使模拟信号出现严重失真。同样为了避免出现这种情况，只好使传输模拟带宽下降，或传输距离缩短，这是人们所不希望的。为此，高码率、宽带宽模拟信号的光纤通信系统中对光纤的色散就要认真考虑。如同前面所述，因为光纤色散造成光脉冲的波形展宽，这是从时域观点分析的情况，若是从频域角度来看，光纤有色散就表示光纤是有一定传输带宽的。因此脉冲展宽和带宽是从不同角度描述光纤传输特性的两个紧密联系的参量。

从测量方法上与此对应也有两种方法。一种是从时域角度来测量光脉冲的展宽；另一种是从频域角度来测量光纤的基带宽度。

1)用时域方法来测量脉冲展宽

测量原理。首先为了使问题还不至于复杂，假设输入光纤和从光纤输出的光脉冲波形都近似成高斯分布的如图6所示。图6(a)是光纤输出光功率Pin(t)的波形图，从最大值A1降到A1/2时的宽度为Δτ1。图6（b)是光纤的输出光功率Pout(t)的波形图，其幅度降为一半时的宽度为Δτ2可以证明，脉冲通过光纤后的展宽Δτ与其输入、输出波形宽度Δτ1和Δτ2的关系为:

(1-1)

由此可见，Δτ不是Δτ2与Δτ1的简单相减的关系，

所以，只要将测出来的Δτ1和Δτ2代入上式即可以算出脉冲展宽Δτ。求出Δτ以后，再根据脉冲的展宽Δτ和相应的带宽B间的公式

B＝0.44／Δτ (1-2)

将Δτ代入式中可求出相应的光纤每公里带宽。若Δτ的单位用ns，则B的单位是MHz。

测量方框图。用时域法测量光纤的脉冲展宽(进而计算出光纤带宽的方框图如图7所示)

首先用一台脉冲信号发生器去调制一个激光器。从激光器输出的光信号通过分光镜分为两路。一路进入被测光纤(由于色散作用，这一路的光脉冲信号被展宽)，经光纤传输到达光电检测器1和接收机1，送入双踪取样示波器并显示出来，这个波形相当于前面讲的Pout(t)。另一路，不经过被测光纤，通过反射镜直接进入光检测器2和接收机器2，然后也被送入双踪示波器显示出来。由于这个波形没有经过被检测光纤，故相当于被测光纤输入信号的波形，即相当于Pin(t)。从显示出的脉冲波形上分别测得Pin(t)的宽度Δτ1和Pout(t)的宽度Δτ2。这样就可将Δτ1和Δτ2代入式(1-1)及(1-2)最终算出带宽B。最后还应该指出，用这种方法测量单模光纤比较困难，因为其Δτ太小。

2)用频域法测量光纤带宽

频域法测量，就是用一个扫频振荡器产生的频率连续变化的正弦信号去调制激光器，从而研究光纤对于不同的频率，来调制的光信号的传输能力。具体的说，就是要设法测出光纤传输己调制光波的频率响应特性。得到了频率响应特性后，即可按一般方法求出光纤的带宽。

设Pin(f)为输入被测光纤的光功率与调制频率f间的关系。Pout(f)为被测光纤输出的光功率与调制频率f关系。则被测光纤的频率响应特性H(f)为H(f)＝Pout(f)／Pin(f)，若以半功率点来确定光纤的带宽fc即10lgH(f)=10lg[Pout(f)/Pin(f)]＝10lg1／2＝-3dB。fc称为光纤的3dB光带宽。用频域法测量光纤带宽的方框图如9所示：

由于测量光纤的频率响应特性，需要测出输入光纤的光功率特性和从光纤输出的光功率特性，即需要得到两个信号，故在图9中用一条短光纤的输出光功率来代替被测光纤的输入光功率。在图9中，由扫频信号发生器输出一个频率连续可调的正弦信号。利用这个信号去对激光器的光信号进行强度调制，然后将这个已调光信号耦合入光开关，由光开关依次送出两路信号，一路光信号进入短光纤，经短光纤后面过光电检测器送入频谱分析仪。用短光纤的输出信号来代替被测光纤的输入信号(由于光纤短，经过传输后信号变化很小，故可以认为即是输入信号)。另一路光信号是经过光开关送入被测光纤，由连续的正弦波调制的光信号经过光纤传输，携带了被测光纤对不同调制频率光信号的反应，从光纤输出，经光电检测器送入频谱分析仪。这样频谱分析仪中就得到了被测光纤的输入和输出两种光信号，因此，就可得到被测光纤的频率响应，从而可测出光纤的带宽。

二、光纤通信系统的测量

1.光发射机发送光功率的测量

因为在实际的光纤通信系统中，光发射机的输出光功率是在有信号调制的情况下，光源输出的功率，故在测量光发射机发送光功率时，就用信号对光源进行强度调制。测量光发射机发送光功率的方框图如图10所示。

2.光源消光比的测量

在数据光传输系统中，一部性能优异的光端机的发射机盘在传数字信号过程中，发“0”码时，应无光功率输出。但是，实际的光发射机由于光源器件本身的问题，以及直流偏置，致使发“0”码时也有微弱的光输出，由理论分析可见，这种情况将使接收机的灵敏度下降，描述光发射机上述这种性能的指标，就是消光比EXT它为：

测量光发射机消光比的方框图，仍然可用图10所示的测量系统

3.光接收机灵敏度的测量

测量方框图如图11所示

当测模拟传送系统的光接收机灵敏度时，由图可知信号发生器为模拟的测试信号发生器，检测器为模拟视频信号测试仪。在光接收机端，逐渐加大光衰减器的衰减量，(即表示输入光接收机的输入信号逐渐减少)，这时由信号测试仪测出的信号指标变劣，直到它有一个指标迅速下降到规定的指标以下时，例如甲级指标(即表示此时接收机的信号输出已经达不到指标要求的临界状态)，这时将光功率计接到光衰减器的输出端，由此测到的光功率Pmin既是接收机的灵敏度。

当测数据传输系统的光接收机灵敏皮时，由图可知信号发生器为码型发生器，检测器为误码检测器，测试方法类同，只是误码检测仪读出的是误码率。

将测出的pmin值代入式Sr＝10lg(Pmin/10-3即可算出光接收机灵敏度的dBm值。

4.光接收动态范围的测量

光接收机的动态范围D＝10lg[Pmax/Pmin]。在数据传输系统中，式中Pmax指满足误码率指标下，接收机的最大输入光功率，Pmin即为接收机的灵敏度。因而，测量光接收机的动态范围时，只要测出在一定误码率指标下，接收机的Pmax和Pmin值并代入式中即可算出动态范围。所以，测量动态范围的方框图仍然采用图11所示的测量系统。在模拟传输系统中，其它都相同，只要满足的不是误码率，而是模拟指标，例如视频指标。

在测量过程中，pmin的测量与前面测量接收机灵敏度的过程一样。测量Pmax时，将图11中的衰减器衰减逐渐减少,数据传输系统的误码率检测仪中的误码率逐渐加大，直到误码率增大到某个规定的指标(例如10-9)。这时光功率计读出的光功率即为Pmax。在模拟传输系统中，Pmax的测量差别仅是用模拟指标测试仪测出指标，取代误码率测试仪测出误码率。

5.数据光纤通信系统测量中的眼图

一种用直观方法来判断光纤接收机码间干扰的办法，就是用眼图来进行分析。将这种随机的数字输出信号接入示波器，如果将示波器的扫描周期调整到上述脉冲序列周期T的整数倍上(例如3T)，显然示波器将被同步，屏幕上的图形将稳定下来。

由于示波器水平扫描每3T就扫描一次，因此,这个随机脉冲序列中每个三码元段将重叠在一起。又因荧光屏的余辉，使得屏幕上所呈现的图形不是一次扫描产生的三个码元段，而是若干段重叠在一起。不仅如此，还由于长序列脉冲码元出现的情况是随时机的，故每三个码元组成的一段中，各种码元的组合情况都可能存在。这样，将上述各因素都综合在一起，最后，在示波器屏幕上即显示出图12这样一种像人眼一样的图形。

从上面的眼图形成过程可以想象，如果间干扰和噪声，则该眼图像人的眼睛一样完全张开，而且图形清晰；当有码间干扰存在时，图中的“眼睛”不能完全张开，而且图形不清楚。如既有码间干扰又有噪声，则眼睛张开更小，图形更不清晰。

篇2：光纤、光缆Windows系统

一、光纤

1、概述

光纤和同轴电缆相似，只是没有网状屏蔽层，

光纤、光缆Windows系统

，

中心是光传播的玻璃芯。在多模光纤中，芯的直径是15mm~50mm，大致与人的头发的粗细相当。而单模光纤芯的直径为8mm~10mm。芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内。再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套。光纤通常被扎成束，外面有外壳保护。纤芯通常是由石英玻璃制成的横截面积很小的双层同心圆柱体，它质地脆,易断裂,因此需要外加一保护层。其结构如图1所示。

原文转自：www.ltesting.net

篇3：光纤-氮系统的受激拉曼散射

光纤-氮系统的受激拉曼散射

在实验上,对三种不同长度的石英光纤进行了高温高压扩氮制成了光纤-氮拉曼增益介质,给出了测试SRS光谱的实验装置、光谱及传输模式照片.在理论上和实验上讨论了阈值条件和谱线宽度与抽运光功率之间的`关系,实验结果和理论计算基本符合.同时,在实验上还观测到微弱的氮分子和石英分子间的耦合模式.

作者：张喜和王兆民万春明作者单位：长春光学精密机械学院光学物理系,长春,130022 刊名：物理学报 ISTIC SCI PKU英文刊名：ACTA PHYSICA SINICA 年，卷(期)： 51(6) 分类号：O4 关键词：光纤-氮系统受激拉曼散射传输模式阈值条件

篇4：关于宽带光纤接入网系统技术深入研究

光接入网(OAN)从技术上可分为两大类：有源光网络(AON)和无源光网络(PON)，AON又可分为基于SDH的AON和基于PDH的AON。PON又可分为基于ATM的PON(APON)以及基于以太网的PON(EPON )。

1 宽带OAN系统

1、1 基于SDH系统的AON

随着骨干网传输容量不断增大，传输网的接入方式也越来越多样化。从技术上来看，接入层的相对带宽需求较小，需要提供IP、TDM和ATM等综合业务传送。以SDH为基础并能够提供IP、ATM传送与处理的系统将是解决接入层传送的主要方法，这种方式可廉价地在一个业务提供点（POP）上提供高质量专线、ATM、IP 等业务的接入、传送和保护。

在接入网中应用SDH的主要优势在于：SDH可以提供理想的网络性能和业务可靠性；SDH的固有灵活性使得在发展极其迅速的蜂窝通信系统中采用SDH系统尤其适合。当然, 考虑到接入网对成本的高度敏感性和运行环境的恶劣性,适用于接入网的SDH设备必须是高度紧凑、低功耗和低成本的新型系统。

接入网用SDH的最新发展趋势是支持IP接入，目前至少需要支持以太网接口的映射，于是除了携带话音业务量以外，可以利用部分SDH净负荷来传送IP业务，从而使SDH也能支持IP的接入。支持的方式有多种，除了现有的点到点通信协议(PPP)方式外，还有在SDH上的链路接入规程(LAPS)和通用成帧规程(GFP)等方式。

Ethernet over SDH系统实现了一个IP数据包多交换光广域网，它本质上采用的是无连接网络机制，内在的全网状连接提供适合于分布式通信的无连接网络机制，为业务提供者节省大量的光带宽。Ethernet over SDH将以太网的二层交换灵活性和资源优化能力与现有的SDH光网络的大容量、高带宽效率和低协议开销相结合，从而得到一种高速、经济的数据接入解决方案。Ethernet over SDH 系统的帧映射过程采用的是LAPS协议帧，而不是PPP帧。它首先将以太网的MAC帧封装成LAPS协议帧，然后将LAPS协议帧映射到SDH帧中。Ethernet over SDH技术克服了传统SDH在数据传送上的局限性，为SDH的接入开拓了新天地。

1、2 PON

PON是一种纯介质网络，它能避免外部设备的电磁干扰和雷电影响，减少线路和外部设备的故障率，提高系统可靠性，同时可节省维护成本，是电信维护部门长期期待的技术。PON的业务透明性较好，原则上可适用于任何制式和速率的信号。特别是APON可以通过利用ATM的集中和统计复用，再结合无源分路器对光纤和光线路终端的共享作用，使成本可望比传统的以电路交换为基础的PDH/SDH接入系统低20%～40%。

APON的业务开发是分阶段实施的，初期主要是VP专线业务。相对普通专线业务，APON提供的 VP专线业务设备成本低、体积小、省电、系统可靠稳定且性价比有一定优势。第2步实现一次群和二次群电路仿真业务，提供企业内部网的连接和企业电话和数据业务。第3步实现以太网接口，提供互联网上网业务和VLAN业务。以后再逐步扩展至其他业务，成为名符其实的全业务接入网系统。APON能否大量应用的一个重要因素是价格。目前APON产品的业务供给能力有限，成本过高，其市场前景由于ATM在全球范围的受挫而不确定，但其技术优势是明显的。特别是综合考虑运行维护成本，则在新建地区，高度竞争的地区或需要替代旧铜缆系统的地区，此时敷设PON系统，无论是光纤到路边(FTTC),还是光纤到大楼(FTTB)方式都是一种有远见的选择。

1、3 EPON

EPON是几种最佳的技术和网络结构的结合。EPON采用点到多点结构，无源光纤传输方式，在以太网上提供多种业务。目前，IP/Ethernet应用占到整个局域网通信的95%以上，EPON由于使用上述经济而高效的结构，从而成为连接接入网最终用户的一种最有效的通信方法。10Gbit/s以太主干和城域环的出现也将使EPON成为未来全光网中最佳的最后一公里的解决方案。

在一个EPON中，不需任何复杂的协议，光信号就能准确地传送到最终用户，来自最终用户的数据也能被集中传送到中心网络，

在物理层，EPON使用1000BASE的以太PHY，同时在PON的传输机制上，通过新增加的MAC控制命令来控制和优化各光网络单元(ONU)与光线路终端(OLT)之间突发性数据通信和实时的TDM通信，在协议的第二层，EPON采用成熟的全双工以太技术，使用TDM，由于ONU在自己的时隙内发送数据报，因此没有碰撞，不需CDMA/CD，从而充分利用带宽。另外，EPON通过在MAC层中实现802。1p来提供与APON类似的QoS。

2 几种光接入方式

2、1 光纤分布网络(FDN)

FDN分为有源光纤网络和无源光纤网络。

无源光纤网络与有源光纤网络之间的区别在于它以一对光无源分路器取代了有源光纤网络中的远端光纤设备(ROLT)。从而两者采用的传输协议也各不相同,有源光纤网络采用PDH或SDH传输协议，而无源光纤网络则必须采用TDMA或TCM方式。因此，无源光纤网络的传输距离及容量必然受到一定限制。另外，有源光纤网络还有技术简单、易于实现和组网能力强的特点。无源光纤网络的优越性在于不需要机房，降低了维护的工作量与费用。

2、2 光纤同轴混合网络(HFC)

HFC网是从有线电视(CATV)发展起来的。它可以提供CATV业务以及话音、数据和其他交互型业务。HFC网是一种以模拟频分复用技术为基础,综合应用模拟和数字传输技术、光纤和同轴电缆技术及射频技术的高度分布式智能宽带用户接入网络,是CATV和电话网结合的产物。HFC网络的覆盖范围可达100 km,而且传输信号的衰减小，噪声低,是理想的CATV 网络传输技术。

HFC的典型结构采用光缆作为CATV的干线传输网络,以有线电视台前端为中心星形或环形分布,一直延伸到城市内居民区和办公小区以及郊区的县乡村,形成许多的光节点。从光节点开始,通过传统的同轴电缆将有线电视信号送到最终用户。

这种方式可充分利用CATV原有网络，建网快，造价低；同时由于同轴电缆的带宽较大，可作为宽带综合业务的接入平台。HFC是一种为有线电视运营机构所看好的技术。

2、3 光网络单元(ONU)

根据ONU在OAN中所处位置的不同，OAN又可分为FTTC、FTTB、光纤到办公室(FTTO)和光纤到家(FTTH)等多种类型。

在FTTC结构中，ONU设置在路边或电线杆的分线盒边。从ONU到各个用户之间采用双绞线铜缆;如传送宽带图象业务,则采用同轴电缆。FTTC的主要特点之一是引入线部分仍可采用现有的铜缆设施，可以推迟引入部分的光纤投资。从目前来看,FTTC在提供2 Mbit/s以下窄带业务时是OAN中最现实、最经济的方案。但如需提供窄带与宽带的综合业务,则这一结构不甚理想。

在FTTB结构中,ONU被直接放到楼内,再经多对双绞线分送各用户。FTTB与FTTC相比，光纤化程度进一步提高，因而更适用于高密度以及需提供窄带和宽带综合业务的用户区。

FTTO和FTTH结构均在路边设置无源光分路器，并将ONU移至用户的办公室或家中，是真正全透明的光纤网络。它们不受任何传输制式、带宽、波长和传输技术的约束，是OAN发展的理想模式和长远目标。

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3 接入技术应用及比较

宽带接入网的建设起点是目前困扰电信运营商的主要问题之一,宽带化是发展方向，这是业界的共识，但从何着手?如何保证有效的投资回报率？这其中有许多值得探讨的地方。

虽然近几年数据业务的增长速率达到了40%，比话音年增长率10%的速率要高许多，但其实际的业务量占整个通信量的比率还是较低的，约为3%。从全国范围来看,地区的差异还是很大的，甚至一个城市内部的区域也存在着较大的发展不平衡，而且各个点发展也是不均衡的。所以在宽带数据接入网的规划和建设时，不能沿用固定的一种模式，而要根据实际情况采用相应的解决方案，同时又要充分考虑系统的可扩展性。当前在应用中有这样的倾向：IP担当骨干层的传输，如IP over SDH、IP over DWDM以及IP over Optical等,下一代的IP网络将是可以支持全业务的网络。

随着近几年OAN的快速发展,已逐步实现了FTTC和FTTB,全光网络当然是最终的趋势。但在现阶段，FTTH还不现实,连接用户的最后几百米,也就是入户段的技术也

篇5：光纤光栅测温系统的论文

关于光纤光栅测温系统的论文

【摘要】相对于传统的测温系统，光纤光栅测温系统具有故障检测与维护方便、受光源功率波动的影响较小，使用寿命长、信息共享等优点，对光纤光栅测温系统进行深入研究，有助于提高火灾探测器性能，从而达到有效预防电力系统火灾的目的。

【关键词】电力系统光纤光栅测温

对电力系统设备出现的过热故障进行分类，包括外部热故障和内部热故障。对于前者而言，通常是指在大电流作用下，压接不良的裸露接头出现温升现象，给设备的安全造成隐患;对于后者而言，主要是指密封在材料内部的电缆等发生长时间发热现象，造成局部温度上升。对设备内部故障进行检测可以通过其周围材料的温升检测来实现。光纤光栅传感器比传统传感器的抗电磁干扰能力更强，具有更低的损耗和更高的灵敏度，属于无源独立器件，其应用也逐渐从实验室走向实际生活，将其应用于电力系统中具有其他传感器无法比拟的优越性。

1 电力系统温度检测的现状分析

在电力系统中的送变电工区集中有大量的电气设备。当下，很多变电站已经实施了无人值守的工作状态，通过集控中心对这些变电站进行监控，通常情况下，一个集控中心所管辖的变电站多达十个。变电站中的设备长时间处于高负荷状态，常常会出现温度累计上升，最终导致热故障的现象。在这些发热现象中，有一些在萌芽状态就能及时被人们所发现并得到处理;有些无法进行停电处理;有些采用现有的测温技术无法被检测出来。当无法实现对温度的跟踪时，常常会出现设备的热故障。对出现的设备热故障以及故障点进行总结，主要有：引线接头的热故障;隔离刀闸的接触部位热故障;高压套管的接头热故障;电流互感器和电容器组上接头的热故障;封闭式开关柜内部的内铝排接头热故障等[1]。

2 电力系统温度监测方法比较

对当前的电力系统温度监测方法进行分析，包括以下几种。

2.1 电类传感器件实现电力系统温度监测

在电力系统中使用的传统温度监测方式是采用温度敏感元件实现的，如：热敏电阻等。此时需要配合使用相应的处理电路对信号进行相应的处理。其特点是可靠性低、测量精度差、需要较多的电线等。随后出现了数字温度传感器，提高了监测系统的精度和智能化程度。在水电站，这种方案得到了较好的应用。总体上来说，采用电类传感器进行温度的监测属于接触式监测，这就意味着使用的传感器与需要监测的设备有直接的接触，将温度信号转换为电信号，显示在现场仪表上。电类传感器件实现电力系统温度监测的主要优点是有成熟的技术。但最大的不足在于：得到的结果信号是以电信号的形式存在于系统中的，但电力系统营造的.是一个高电压、强磁场的环境，对电信号会有较大的干扰作用，容易造成结果信号的失真，使得监测失去效用，稳定性较差。

2.2 红外线温度监测系统实现电力系统温度监测

在红外线温度监测系统中一般包括有：非接触式红外线温度传感器、数据总线以及计算机。这类传感器能够监测高压大电流载体的温度，能够稳定运行于强电场的环境下。相比于传统式电类传感器，它的工作方式属于非接触式测量，其主要不足在于：红外测温探头的安装较为困难，在无人值守变电站中无法实现实时的在线监测。

2.3 光纤式温度监测系统实现电力系统温度监测

该系统的工作原理为：通过光纤将光纤式温度传感器连接到读数仪表上，并与监控计算机通过总线连接。光纤式传感器的体积小，感温头易于与被测物体的表面接触。该类传感器的主要优点为：受潮湿环境的影响较小，具有较高的电磁干扰能力和良好的绝缘性，不易腐蚀等。不足在于：进行多点监测时，网络结构的复杂程度增加，需要增加更多的现场读数仪表。

3 光纤光栅测温系统在电力系统中的具体应用

光纤光栅测温系统在电力系统中的具体应用总结起来包括以下一些方面。

（1）测量电力电缆表面和电缆密集区域的温度;在发电厂和变电站中，光纤光栅测温系统可用于对电缆夹层和沟道以及电缆隧道的温度进行监测，起到监护电力电缆的作用。此时，需要将测温用光纤传感器贴在电缆的表面，通过光纤光栅测温系统实时获取电缆表面温度的相关数据，连同电缆中流过的电流共同绘制出相关曲线，以此来推算出电缆中芯线的温度系数，根据电缆表面温度和芯线温度的差值得到电流与电缆表面温度之间的关系。这一关系可以为电力系统的安全运行提供参考依据。

（2）测量汽轮机内部湿蒸汽;对于系统的稳定来说，火电机组的正常运行扮演着重要角色。在汽轮机的内部，对其安全经济运行起着重要影响的因素之一是湿蒸汽。在大型凝汽式汽轮机的最后几级以及中大型汽轮机的所有级中，湿蒸汽含量都较重，这会大大降低汽轮机的工作效率，因此，对其中湿蒸汽含量进行实时测量具有重要意义。

（3）其他应用;光纤光栅测温系统在电力系统测温中的应用除上述介绍的场合以外，还包括：对大中型发电机以及变压器的温度分布进行监测;实现热动保护并及时诊断出设备故障;对火力发电厂的加热系统及蒸汽管道和输油管道进行温度测量;对地热电站以及封闭式电气设备进行温度监测等。作为一种高新技术，光纤光栅温度传感器能够实现高压电缆全线的温度监测。

4 结语

近年来，光纤光栅传感技术发展迅速，作为一种新颖的传感检测技术，光纤光栅传感技术自出现之日起就得到了广泛的关注。在国外，光纤光栅传感技术已经在航空航天、智能材料与结构以及石油等领域有了实际应用。在国内，光纤光栅传感技术的应用时间还较短，其发展也较滞后，在电力系统测温中的应用还有很多问题有待解决。光纤光栅在电力系统测温中的应用领域主要集中在电力电缆表面温度的测量、汽轮机内部湿蒸汽测量、高压开关柜隔离触头温度检测等，随着技术的不断进步，相信在不久的将来，光纤光栅测温系统在电力系统中的应用将会更加广泛和深入。

参考文献：

[1]董新永，赵春柳，宁鼎，刘志国，开桂云，董孝义.用光纤光栅的啁啾效应实现温度不敏感的弯曲传感[J].光子学报，（4）.

篇6：基于MEMS的姿态测量系统

基于MEMS的姿态测量系统

载体的姿态测量是载体进行预计轨迹运动的基础.姿态测量有多种方式,其中采用磁场传感器测量大地磁场确定航向的方法由于结构简单、体积小、重量轻、启动迅速、成本低等特点,自古至今一直得到应用.本课题在此基础上,利用微机电系统(MEMS)技术,设计了由微机电传感器组合而成的.微型方位水平仪,该系统由三轴微加速度计和三轴微磁强计组成.利用大地磁场和重力场在地理坐标系和载体坐标系之间的方向余弦转换进行绝对角度解算得到姿态角.该微型姿态测量系统体积小、重量轻、功耗低、启动快、无长期漂移,可进行全姿态动态连续测量,测角精度为±0.5°(俯仰和滚转)、±0.7°(航向).

作者：朱荣周兆英作者单位：清华大学,精密仪器系MEMS实验室,北京,100084 刊名：测控技术 ISTIC PKU英文刊名：MEASUREMENT & CONTROL TECHNOLOGY 年，卷(期)： 21(10) 分类号：V447 关键词：姿态测量微机电系统(MEMS) 微加速度计微磁强计