唐文靖，印新达，闫奇众，熊 岩，刘军荣，董 雷

(1.武汉邮电科学研究院，武汉430074;2.武汉理工光科股份有限公司，武汉430223)

引 言

相对于传统的单点式传感器，分布式传感技术用于监测大尺寸物体内部结构、大范围长距离周界安防时具有非常明显的优势。在为数众多的分布式传感技术中，光时域反射仪(optical time domain reflectometry，OTDR)在30年前就被提出［1-2］，如今这种技术已广泛应用于光纤链路损耗的测量，包括光纤的衰减、断点位置的判断和光纤连接器位置的判断。

OTDR系统使用的是非相干光源，而相位敏感光时域反射仪(Φ-OTDR)系统中注入探测光纤的是高相干度的光脉冲，从光纤中不同散射中心反射回来的背向瑞利散射光相干涉，最终为光电探测器所接收形成光功率曲线。如果有扰动作用于探测光纤，该扰动会对光纤折射率产生调制［3］，进而导致此位置反射的背向瑞利散射光强反生改变，反映在光功率曲线上就呈现出该点的光功率产生波动［4-5］，此即为Φ-OTDR系统用于振动监测的依据。

空间分辨率是Φ-OTDR系统最重要的参量指标，该Φ-OTDR系统空间分辨率为10m，但在具体应用于振动监测时，一个点的扰动会引起该点附近2个～3个监测点的波形产生波动，那么问题产生了，如果ΦOTDR探测光纤沿线的多个点发生扰动，将会引起ΦOTDR动态曲线上多段数据的抖动，此时，如何进行扰动行为类型和次数以及持续时间的判断就是一个亟待解决的棘手问题，这牵扯到事件等级的划分。本文中首先简要介绍了Φ-OTDR振动监测系统的原理和结构，之后引入了信号处理方法，最后将聚类分析技术应用于系统，实现了多点同时扰动情况下扰动点的定位和扰动时间的判断。……