نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

نشریه علمی پژوهش های نوین در سامانه های دفاع الکترونیکی

تشخیص، آشکارسازی و مکان‌یابی تغییرات دینامیکی در فیبر نوری مبتنی بر چیدمانOTDR با روش پردازشی Boxcar Averager

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه جنگ الکترونیک-دانشکده برق جنگ الکترونیک وسایبری-دانشگاه جامع امام حسین(ع)-تهران ایران
2 دانشکده برق جنگ الکترونیک وسایبری-دانشگاه جامع امام حسین(ع)-تهران ایران
3 دانشگاه جامع امام حسین(ع)-تهران ایران
10.22034/joeds.2025.498921.1082
چکیده
در حوزه جنگ الکترونیک، کسب اطلاعات، آشکارسازی، مکان‌یابی و رهگیری اهداف از مباحث حیاتی در بخش پشتیبانی محسوب می‌شود. در این راستا، پنهان‌سازی و مقاومت در برابر اقدامات جمینگ از نیازهای اساسی است. این تحقیق با طراحی و تحلیل یک ساختار حسگر فیبر نوری بدون تشعشع، روشی نوین برای آشکارسازی و مکان‌یابی تغییرات دینامیکی در فیبر نوری ارائه می‌دهد. روش پیشنهادی مبتنی بر چیدمان فیبر نوری با ساختار OTDR و پردازش سیگنال با استفاده از الگوریتم Boxcar Averager بهبود یافته تفاضلی است. سیستم طراحی‌شده شامل یک مدار راه‌انداز لیزر با پالس‌های ۲۰ نانوثانیه، فوتو‌ دیود برای دریافت سیگنال‌های بازگشتی و تقویت‌کننده‌ی مناسب برای بهبود سیگنال است. با اعمال الگوریتم میانگین گیر پنجره‌ای، نسبت سیگنال به نویز (SNR) به میزان ۱۰ دسی‌بل افزایش یافت، که امکان تشخیص تغییرات کوچک و دینامیکی مانند جابجایی، فشار و لرزش در فیبر نوری را فراهم کرد. این روش بهبودیافته قادر است تغییرات موضعی در ضریب شکست، طول فیبر و تلفات نوری را با دقت مکانی بالا شناسایی کند. پردازش سیگنال‌های دریافتی از OTDR با استفاده از نرم‌افزار LabView انجام شد و از الگوریتم میانگین گیر پنجره‌ای برای حذف نویز و استخراج سیگنال اصلی استفاده گردید. نتایج تجربی نشان می‌دهند که سیستم پیشنهادی دقت قابل قبولی در آشکارسازی و مکان‌یابی تغییرات دینامیکی دارد و برای کاربردهایی نظیر نظارت بر سازه‌ها، امنیت و پایش تغییرات محیطی بسیار مؤثر است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Detection, Identification, and Localization of Dynamic Changes in Optical Fiber Based on OTDR Configuration with Boxcar Averager Processing

نویسندگان English

mohsen talebpourArdakani 1
mahdi nasiri 2
mohammadisein ghezelayagh 2
hosein goodarzi 3
1 ihu university
2 ihu university
3 iuu university
چکیده English

In the field of electronic warfare, information acquisition, detection, localization, and tracking of targets are critical aspects of support operations. In this context, concealment and resistance to jamming are fundamental requirements. This research proposes a novel method for detecting and localizing dynamic changes in optical fibers by designing and analyzing a radiation-free optical fiber sensor structure. The proposed method is based on an optical fiber arrangement with an OTDR (Optical Time-Domain Reflectometer) configuration and signal processing using the Boxcar Averager algorithm. The designed system includes a laser driver circuit with 20-nanosecond pulses, a photodiode for receiving reflected signals, and a suitable amplifier to enhance the signal. By applying the Boxcar Averager algorithm, the signal-to-noise ratio (SNR) was improved by 10 dB, enabling the detection of small and dynamic changes such as displacement, pressure, and vibration in the optical fiber. This enhanced method can accurately identify localized changes in the refractive index, fiber length, and optical losses with high spatial precision. Signal processing from the OTDR was performed using LabView software, and the Boxcar Averager algorithm was employed to eliminate noise and extract the main signal. Experimental results demonstrate that the proposed system offers reliable accuracy in detecting and localizing dynamic changes, making it highly effective for applications such as structural health monitoring, security, and environmental change detection. 

کلیدواژه‌ها English

Fiber optic sensor
OTDR layout
Boxcar Averager signal processing
dynamic change localization