基于φ-OTDR的振动检测研究型综合实验设计

秦祖军，高江江，银 珊，王新强

（桂林电子科技大学电子工程与自动化学院，广西桂林 541004）

0 引言

目前，国内许多高校正积极探索和开设研究型综合教学实验［1-4］。本文将科研内容引入到实验教学中，设计了基于相位敏感光时域反射仪（φ-OTDR）车辆振动检测的研究型综合实验。它具备复杂工程问题的特征，需运用工程原理、综合数学、光学、电子电路和信号处理等知识，经过深入分析才能得到解决。该实验要求学生在清晰认知φ-OTDR 工作原理基础上，能熟练搭建实验系统开展车辆振动测试，重点要求学生针对现有方法的不足提出新的信号处理算法以提高检测信号信噪比以及系统工作可靠性。整个教学过程加强引导与互动交流，鼓励学生积极探索，注意激发学生对实验过程的兴趣，提高实验教学效果。实践教学表明，针对常规幅值差分累加算法在振动信号解调中存在差分间隔依赖性问题，学生能融合所学数理知识提出一种简单、高可靠的振动信号检测方法。该方法不仅可以避免常规方法因差分间隔依赖性出现的振动误判问题，而且大幅增加了检测信号的信噪比。该研究型综合实验能培养学生运用理论知识和实践技能解决复杂工程问题的能力，锻炼学生积极探索精神与工程创新能力。

1 实验设计

φ-OTDR属于分布式光纤传感器，以其全方位和连续方式检测多种物理参量的优势，成为物联网时代感知信息与获取信息的重要工具［5-12］。该系统以窄线宽激光器为探测光源，可以提取和识别外界微小扰动信息，能对传感链路进行实时问询与监测。……