光纖傳感技術在現(xiàn)代通信工程中的應用路徑研究

摘要：近年來，光纖傳感技術的現(xiàn)代通信工程應用更趨廣泛，在光纜健康狀態(tài)監(jiān)測、動態(tài)環(huán)境感知、?電力系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)測等方面都發(fā)揮重要作用。本文簡要闡述了當前光纖傳感技術在現(xiàn)代通信工程應用中的應用實例，從提升傳感器靈敏度與精度、集成多種光纖傳感技術、強化智能化與自適應控制、優(yōu)化光纖傳感數(shù)據(jù)傳輸處理四個方面，提出了光纖傳感技術在現(xiàn)代通信工程中的應用優(yōu)化措施，希望為推動現(xiàn)代通信工程建設與發(fā)展提供更多依據(jù)與保障。

關鍵詞：光纖傳感技術；現(xiàn)代通信工程；應用

科技進步帶動現(xiàn)代通信工程快速建設，其傳輸速度、信息容量和通信質量等面臨更高要求，獨具優(yōu)勢的光纖傳感技術迎來發(fā)展機遇。這種技術利用光纖進行信號傳輸，以光波為信息載體，靈敏性高，低電磁干擾，傳輸距離遠，應用于通信工程各領域都極富潛力。尤其近年來，光纖傳感技術趨于成熟，通信工程應用范圍擴大，早已由簡單的通信線路監(jiān)測，擴展至通信網(wǎng)絡安全防護等行業(yè)。探討光纖傳感技術的現(xiàn)代通信工程，提出優(yōu)化策略極有必要。

一、光纖傳感技術在現(xiàn)代通信工程中的應用

利用非相干光時域反射技術，發(fā)射光脈沖，通過瑞利散射和菲涅爾反射，利用后向散射光返回，實現(xiàn)信號轉化，?實時遠程監(jiān)控光纜質量等，完成光纜設施健康監(jiān)測?，及時獲取光信號變化情況，識別信號衰減、斷點等異常，提升故障檢測效率。利用光頻域反射計等，精準捕捉光纜微小形變，及時識別應力變化，精確定位變化位置，打造新一代光纖傳感網(wǎng)絡支持體系，進行百公里內通信工程的骨干網(wǎng)絡和復雜管線無盲區(qū)監(jiān)測。采用微應變傳感器，利用單芯、雙芯或多芯光纖進行定位設計，優(yōu)化周界安防系統(tǒng)，實時感知外界擾動，精準辨析事件類型，提升系統(tǒng)識別與定位入侵行為的能力，提升定位精度，發(fā)揮分布式傳感系統(tǒng)協(xié)同定位的作用。服務器機柜內布設溫度傳感光纖，將激光脈沖注入光纖，利用布里淵散射檢測光強變化，及時測量機柜溫度分布情況，動態(tài)了解設備運行狀態(tài)，監(jiān)測服務器機柜局部過熱等問題，實時完成通信基站設備溫度監(jiān)測，避免設備因溫度無法正常運行。利用光纖傳感技術，光纜敷設在油氣井內，監(jiān)測溫度和震動可以確定地下油氣冒出點具體位置。利用光纖傳感技術，進行?電力系統(tǒng)協(xié)同監(jiān)測?，共同敷設油氣管線等通信區(qū)域與高壓電纜等電力區(qū)域，有效識別區(qū)域問題原因，精準區(qū)分光纜故障與電力事件，降低事故誤判率，提高復合型故障應對效率。因此，光纖傳感技術在現(xiàn)代通信工程中的應用非常廣泛。

二、光纖傳感技術在現(xiàn)代通信工程中的應用優(yōu)化

（一）提升傳感器靈敏度與精度

進行光纖布局等傳感器敏感區(qū)域結構的優(yōu)化設計，增強物理量變化響應力，減少機械損耗，避免信號衰減。例如，精確計算壓力傳感器中彈性元件的尺寸大小，保障線性響應，降低誤差。引入光子晶體光纖等低損耗、高折射率的?高性能光纖材料，減少環(huán)境干擾，提升傳光效率。利用特種樹脂、聚酰亞胺等敏感涂層材料，提高傳感器的溫度感知及應變靈敏度。嚴控生產(chǎn)技術，保障?工藝精細，確保光纖制造中端面清潔，連接器精度達標，杜絕污染、接口損耗等引發(fā)信號失真。例如，利用光纖清潔盒、光纖清潔筆等專用清潔工具，以及光纖端面檢測儀?、光纖放大鏡和顯微鏡等，進行光纖端面處理，?制造過程中嚴格控制光纖端面清潔度與連接器精度，避免因污染或接口損耗導致信號失真。例如，使用清潔卡、溶劑筆等使用光纖清潔工具包?。同時保證連接損耗必須降至0.1 dB/個以下，鏈路損耗降低至0.2dB/km以內?；趯拵Ч庠搭l率編碼，進行振動、溫度等的多模態(tài)光信號采集，利用物理模型約束等技術，實時分辨復雜環(huán)境中的干擾因素與故障信號，提高檢驗模型魯棒性。利用TeleBERT、KTeleBERT等預訓練故障識別模型，深度學習多模態(tài)融合光信號數(shù)據(jù)，確保傳感器快速精準識別微小異常，提高光纖故障檢測精度^[1]。

（二）集成多種光纖傳感技術

同一根光纖中集成多種傳感機理，利用瑞利散射、拉曼散射、布里淵散射等，進行溫度、應變、應力等多種參數(shù)的同步測量。例如，利用瑞利散射和拉曼散射，同時進行振動檢測與溫度分析，實時評估通信光纜健康情況，實現(xiàn)故障預警。發(fā)揮通信光纜冗余纖芯的傳感通道作用，利用波分復用技術，并行傳輸傳感、通信雙信號。例如，骨干網(wǎng)絡4芯復用光纖，其中2芯分別進行溫度記錄和應變監(jiān)控，余下2芯保持數(shù)據(jù)傳輸功能。利用AI模型等多參數(shù)解調算法，基于寬帶光源頻率編碼，進行布里淵頻移、拉曼光譜等的聯(lián)合解算，實現(xiàn)不同傳感機理的振動、溫度等原始數(shù)據(jù)的融合分析，精準識別事故原因，做好管線泄漏或機械損傷的事件處理工作^[2]。

（三）強化智能化與自適應控制

利用波導負載等光網(wǎng)絡資源狀態(tài)，優(yōu)化自組織傳感拓撲，進行分布式光纖傳感動態(tài)調整，確保節(jié)點密度與覆蓋范圍。比如，利用冗余纖芯，高密度監(jiān)測通信流量低谷時段，一旦識別，及時切換至高峰時段低功耗模式。利用嵌入式現(xiàn)場可編程門陣列芯片，調節(jié)?環(huán)境自適應靈敏度，動態(tài)調整傳感參數(shù)。例如，通過“低通+帶阻+自適應濾波”構建多級和級聯(lián)濾波結構，加強濾波控制，實現(xiàn)濾波強度信號自動增強，抑制噪聲。利用重要性分級方式，進行監(jiān)測目標分級，設置對應檢測閾值，提高數(shù)據(jù)價值，自動過濾低價值數(shù)據(jù)，避免過載。例如，基于風險等級（核心設備一級檢測，輔助設備二級檢測）、技術參數(shù)（溫度、應變、應力等）、動態(tài)分級（異常事件觸發(fā)、數(shù)據(jù)融合降級）、資源優(yōu)化（光路優(yōu)先級、能耗高低）等，維度綜合評估檢測目標，提高檢測精準度。構建“感知—分析—執(zhí)行”的??閉環(huán)控制體系構建，進行??實時反饋與主動運維。比如，檢測到光纖熔接溫度接近閾值1600℃時，可以利用AI等進行光纖傳感數(shù)據(jù)分析及信息傳達，自動觸發(fā)停止操作自控機制，杜絕高溫誘發(fā)光纖斷面氧化、裂開等^[3]。?

（四）優(yōu)化光纖傳感數(shù)據(jù)傳輸處理

利用?摻鉺光纖放大器等放大技術，增強傳感光信號，實現(xiàn)傳輸距離擴展。比如，聯(lián)合利用?摻鉺光纖放大器與拉曼放大器，基于光纖固有非線性效用，達到信號增強目的，拉大信號傳輸距離。利用電磁干擾進行?自適應濾波計算，發(fā)射反向信號，或模擬目標信號特征欺騙性干擾，進行環(huán)境噪聲抑制，提高信噪比。利用?波分復用技術，采集處理布里淵散射等不同機理的光信號參數(shù)，實現(xiàn)單根光纖的多維度數(shù)據(jù)傳輸。利用?零差檢測?與?相位構建算法模型，優(yōu)化相位敏感型傳感器，提高相位分辨率和定位精度。利用?光譜峰值跟蹤算法、?機器學習補償模型等，降低波長調制型傳感器的波長解調誤差。從鏈路損耗實際出發(fā)，進行?光時域反射儀的脈沖寬度與功率調整，滿足分辨率需求，平衡探測深度。利用CNN、LSTM等AI模型，進行溫度等多源數(shù)據(jù)的融合處理，進行?特征提取，完成關聯(lián)分析，制定決策輸出?流程，提高數(shù)據(jù)處理實效，確保精準識別復雜事件。比如，區(qū)分光纜微彎和外部施工振動，并準確完成數(shù)據(jù)傳輸。動態(tài)調度?網(wǎng)絡資源，對通信纖芯資源進行?通感一體化架構?復用，以傳感數(shù)據(jù)傳輸為目的，優(yōu)先分配空閑波段，優(yōu)化資源利用效率。

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三、結語

總之，光纖傳感技術在遠程監(jiān)測、故障定位、動態(tài)數(shù)據(jù)收集等方面都有顯著作用，對于促進現(xiàn)代通信工程建設與發(fā)展有積極意義。鑒于此，通過改進設計結構、選擇高性能材料、引入光纖資源復用技術、優(yōu)化自組織傳感拓撲等，能夠提升傳感器的靈敏度與精度，強化其智能化與自適應控制能力，為光纖傳感技術的現(xiàn)代通信工程應用提供引導與幫助。

文章來源：《產(chǎn)品可靠性報告》 http://m.00559.cn/w/kj/32519.html