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光时域反射计(OTDR)根据瑞利后向散射和菲涅耳反射的原理制作而成,利用光在光纤中传播产生的后向散射光来得到衰减的信息,可用于光纤衰减与接头损耗测量、光纤故障点定位以及了解光纤沿长度的损耗分布情况等,是光缆施工、维护及监测中必不可少的工具。本文介绍了OTDR的发展状况,详细地阐述了OTDR工作原理,并分析了影响OTDR性能的相关因素。对小入射功率下,获得高距离分辨率、大动态范围的实现方法进行研究。采用格雷互补序列结合相关算法,研制了微型化的嵌入式OTDR。论文开展的主要工作如下:1、在阐述OTDR原理的基础上,分析了影响系统动态范围的各种因素,提出用格雷互补序列结合相关处理方法。在保证距离分辨率的基础上,提高系统的动态范围。通过数字计算分析,验证了方法的可行性。2、基于格雷互补码结合相关算法的OTDR原理,建立了系统级的仿真模型。分别对不同编码位数、脉冲宽度、数字平均次数,系统的信噪比、动态范围等性能进行了仿真分析,确立优化设计方案,为实际系统的搭建提供相应的参考。3、设计并研制了微型化的嵌入式OTDR,体积仅为34mm×40mm×12mm。采用ARM、FPGA和高速A/D采集卡构建了硬件模块。采用数字平均、滑动相关、数字滤波等算法编写了系统控制与信号处理软件。4、采用研制的光模块和信号处理模块,搭建嵌入式OTDR测试平台,开展了性能测试实验。实验结果表明,在保持空间分辨率相同的情况下,所研制的嵌入式OTDR相比传统OTDR的可大幅度提高动态范围。在脉冲宽度为40ns、格雷互补码长度32位、平均次数4000的情况下,嵌入式的OTDR单程动态范围达到了14dB左右,在相同平均次数下比传统单脉冲OTDR高出近7dB。本文研制的嵌入式OTDR在国内外同体积OTDR中处于领先水平。