王振伟，孔 勇，丁 伟，吴 虎，李 欢

(上海工程技术大学 电子电气工程学院 电子信息工程系，上海 201620)

引 言

相位敏感光时域反射仪(phase-sensitive optical time-domain reflectometer,φ-OTDR)技术与其它传感技术相比，具有探测距离远、灵敏度高、响应速度快等优点，因此被广泛应用在周界安防、油气管道监测、轨道交通检测等众多领域[1-2]。随着φ-OTDR传感技术的进一步发展，研究者对其感测距离、空间分辨率、信噪比、频率响应范围、识别入侵类型等方面进行深入研究[3]。同时，研究者还将瑞利背向散射、喇曼放大、双波长、马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder interferometer,MZI)等技术相结合实现一些特定的功能。2014年,PENG教授等人提出喇曼放大与φ-OTDR系统结合，实现了128km传感距离，其空间分辨率为15m[4]。2019年,WU等人通过相位噪声补偿技术，实现远程分布式振动传感[5]。研究人员在φ-OTDR系统配置保偏光纤，其空间分辨率可达1m[6]。MZI与φ-OTDR结合极大提高了对低频信号的测量范围[7]。LU等人于2010年提出使用移动平均和小波去噪探测φ-OTDR系统中大于1kHz的信号，定位精度小于5m[8]。使用窄带宽激光器传感系统的激光噪声比较低，传感性能更好，可以获取更高的信噪比[9]。2019年,ZABIHI等人提出使用3种不同探测频率的φ-OTDR传感器抑制连续衰落引发的失真，抑制效果为11.5%[10]。2019年，南京大学的YUAN等人使用MZI补偿φ-OTDR中的激光频率，用于校正主信号的相位，6km的传感光纤上可以测得频率为0.1Hz的振动，空间分辨率为10m[11]。在识别干扰入侵方面，基于模式识别的φ-OTDR是该领域的新热点，北京交通大学WANG等人使用随机森林分类器识别出φ-OTDR系统中的外界干扰信号[12]，例如浇水、敲击、攀爬、按压等多种信号，平均识别率为95%。……