光時(shí)域反射法在民航飛機(jī)光纖通信系統(tǒng)中的檢測(cè)技術(shù)與研究

蔣林伸

摘 要 在民航飛機(jī)光纖通信系統(tǒng)檢測(cè)的過(guò)程中，可以使用基于光時(shí)域反射法的檢測(cè)技術(shù)，從而及時(shí)完成光纖缺陷的查找，繼而使系統(tǒng)故障得到及時(shí)排除。基于這種認(rèn)識(shí)，本文先對(duì)光時(shí)域反射法進(jìn)行了介紹，然后對(duì)光時(shí)域反射法在民航飛機(jī)光纖通信系統(tǒng)檢測(cè)中的應(yīng)用問(wèn)題展開(kāi)了探討，對(duì)其應(yīng)用原理、應(yīng)用方法和應(yīng)用步驟展開(kāi)了分析與分析，以期為關(guān)注這一話題的人們提供參考。

【關(guān)鍵詞】光時(shí)域反射法 民航飛機(jī)光纖通信系統(tǒng) 檢測(cè)技術(shù)

在民航客機(jī)上，光纖通信的應(yīng)用范圍較廣。與傳統(tǒng)航空銅芯或鋁芯相比較，采用光纖進(jìn)行通信能夠更好的抵抗電磁干擾，并且擁有較寬的傳輸頻帶，同時(shí)也能減輕通信系統(tǒng)的質(zhì)量。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，需要采用光時(shí)域反射法進(jìn)行光纖網(wǎng)絡(luò)的檢測(cè)，以確保系統(tǒng)能夠正產(chǎn)運(yùn)行。因此，還應(yīng)加強(qiáng)基于光時(shí)域反射法的民航飛機(jī)光纖通信系統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的研究，以便更好的進(jìn)行光纖通信的應(yīng)用。

1 基于光時(shí)域反射法的檢測(cè)技術(shù)

光在光纖中傳播的過(guò)程中，會(huì)發(fā)生瑞麗散射和菲涅爾反射。采取光時(shí)域反射法進(jìn)行光纖通信的檢測(cè)，就是利用光脈沖在光纖中傳播過(guò)程中會(huì)因?yàn)榘l(fā)生瑞利散射和菲涅爾反射而產(chǎn)生背向散射的原理，對(duì)光脈沖發(fā)送和接收時(shí)差和幅度進(jìn)行測(cè)量，從而完成背向瑞麗散射光功率的獲取。而利用示波器進(jìn)行背向瑞麗散射光功率的顯示，則能完成光纖缺陷的查找。該種檢測(cè)方法為傳統(tǒng)檢測(cè)方法，會(huì)因?yàn)楣怆娖骷嬖陧憫?yīng)延遲而出現(xiàn)測(cè)試盲區(qū)。

2 光時(shí)域反射法在民航飛機(jī)光纖通信系統(tǒng)檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 應(yīng)用原理

想要確保光纖能夠不間斷進(jìn)行信號(hào)傳輸，就要使光產(chǎn)生連續(xù)全反射。在光纖通信系統(tǒng)中，需要利用光源器件進(jìn)行光信號(hào)發(fā)送，并使攜帶特征信號(hào)的光信號(hào)在光纖中發(fā)生連續(xù)全反射，最后還要利用檢測(cè)電路完成光信號(hào)的耦合和解調(diào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光纖通信傳輸。為避免光纖發(fā)生缺陷進(jìn)而影響光信號(hào)傳播，還要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。而民航飛機(jī)使用的短線光纖，所以采用傳統(tǒng)光時(shí)域反射法法無(wú)法滿足檢測(cè)精度要求。為此，還要采取基于光子計(jì)數(shù)法的光時(shí)域反射法進(jìn)行光纖缺陷的檢測(cè)。采取該種方法，能夠達(dá)到厘米級(jí)別的檢測(cè)精度，所以能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鏈路中缺陷點(diǎn)的精確定位。從原理上來(lái)看，該技術(shù)就是利用光電計(jì)數(shù)方式完成光輻射通量的測(cè)量。在探測(cè)器接受菲涅爾反射光照射時(shí)，探測(cè)器可以完成光子的吸收，并產(chǎn)生光電子。經(jīng)過(guò)放大、整形和檢測(cè)，則能得到光子數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光纖缺陷的檢測(cè)。

2.2 應(yīng)用方法

民航飛機(jī)采用波長(zhǎng)為0.85μm和1.30μm的近紅外波進(jìn)行光纖通信，并采用多模傳輸方式進(jìn)行信號(hào)傳輸。出現(xiàn)傳輸故障，主要是由光纖破損、過(guò)彎、污染或斷裂等原因引起的。使用基于光子計(jì)數(shù)法的光時(shí)域反射法進(jìn)行檢測(cè)，還應(yīng)明確技術(shù)應(yīng)用的主要參數(shù)和測(cè)量方法。目前，該技術(shù)能夠檢測(cè)的動(dòng)態(tài)范圍為從端口背向散射降到本底噪聲水平時(shí)能解析的最大光損耗，該損耗應(yīng)該為端口位置的最大瑞麗散射與本底噪聲間的差值。根據(jù)背向散射信號(hào)軌跡曲線平滑程度、采樣頻寬和顯示數(shù)據(jù)可讀性，則可以進(jìn)行檢測(cè)區(qū)段的選擇。通過(guò)選取自動(dòng)模式，則可以完成分辨率的自動(dòng)適配。檢測(cè)盲區(qū)包含事件盲區(qū)和衰減盲區(qū)，前者為在反射峰值點(diǎn)降1.5dB時(shí)，在軌跡曲線水平方向相交兩點(diǎn)對(duì)應(yīng)的光纖長(zhǎng)度。后者為在菲涅爾反射比背向散射級(jí)別高0.5dB時(shí)，檢測(cè)得到的長(zhǎng)度尺寸，能夠反映出該技術(shù)所能測(cè)量的連續(xù)事件損耗的最小距離。在具體使用該方法時(shí)，需要完成能夠檢測(cè)的最小光功率的計(jì)算。

利用下式（1），則能完成最小光功率的計(jì)算，式中hv指的是光子能量，探測(cè)器量子效率利用η表示，脈寬用τ表示，暗電流計(jì)數(shù)率為Rd，平均次數(shù)為N。在A380飛機(jī)通信系統(tǒng)中，波長(zhǎng)為0.85μm和1.30μm分別對(duì)應(yīng)3.53*1014Hz和2.30*1014Hz的光纖頻率。已知η為0.1，N為1000，Rd為400S-1，τ為1ns。通過(guò)計(jì)算，可以得到最小檢測(cè)功率為8.4*1014W，所以使用該方法其檢測(cè)靈敏度能夠滿足檢測(cè)要求。在對(duì)62.5μm的光纖進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，分辨率能夠達(dá)到2.5cm。按照航空A380飛機(jī)線路標(biāo)準(zhǔn)，使用該方法進(jìn)行光纖鏈路檢測(cè)能夠滿足民航飛機(jī)光纖通信檢測(cè)要求。

2.3 應(yīng)用步驟

在對(duì)民航飛機(jī)光纖通信系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，運(yùn)用基于光子計(jì)數(shù)法的光時(shí)域反射法需要先完成飛機(jī)線路圖手冊(cè)AWM的查找，從而進(jìn)行可疑光纖尺寸規(guī)格和件號(hào)等信息的獲取。利用這些信息，則能完成檢測(cè)參數(shù)的設(shè)置。遵循線路標(biāo)準(zhǔn)施工程序，則可以進(jìn)行系統(tǒng)檢測(cè)。值得注意的是，想要對(duì)光纖缺陷進(jìn)行準(zhǔn)確判定，還要清楚了解光纖鏈路的各個(gè)部位的曲線波形特征，包含拼接管、支撐、接頭、固定和彎曲等。比如在光纖鏈路接頭處能夠進(jìn)行菲涅爾 反射和耦合情況的直觀反映，在其狀況良好時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)呈階躍突尖的軌跡，呈現(xiàn)出與噪聲值相近相等的水平狀態(tài)。如果光纖接頭面受到污染，也會(huì)出現(xiàn)呈階躍突尖的軌跡，但是信號(hào)下降明顯，能夠反映出該處插入損耗較大。在光纖彎曲處，會(huì)出現(xiàn)略微下滑、然后水平的軌跡，意味著信號(hào)在該處產(chǎn)生了插入損耗。而鏈路拼接管的位置擁有與正常彎曲相近似的軌跡特征，光纖末端則擁有呈階躍突尖的軌跡，并且軌跡會(huì)下行至本底噪聲值。如果光纖發(fā)生異常斷裂，則擁有與末端相似的軌跡特征。結(jié)合這些特征，則能判斷出光纖通信系統(tǒng)中的光纖產(chǎn)生了何種缺陷，進(jìn)而完成系統(tǒng)故障的檢測(cè)與判斷。

3 結(jié)論

通過(guò)研究可以發(fā)現(xiàn)，加強(qiáng)對(duì)光纖通信理論和光時(shí)域反射法檢測(cè)原理的學(xué)習(xí)和理解，并且熟練掌握各種檢測(cè)軌跡的波形特征，就可以完成光纖通信系統(tǒng)故障的準(zhǔn)確判斷。在此基礎(chǔ)上，就可以按照程序要求完成光纖的維修操作，進(jìn)而避免系統(tǒng)通信質(zhì)量下降。而在光纖通信在民航飛機(jī)上得到廣泛應(yīng)用的背景下，采取該種檢測(cè)技術(shù)將能為航空器的持續(xù)安全飛行提供更多保障。

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