[發(fā)明專(zhuān)利]全光纖寬域振動(dòng)傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擾動(dòng)檢測(cè)光路裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810023421.0
• 申請(qǐng)日: 2008-04-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101251392A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韋樸;孫小菡;肖金標(biāo);韋恩潤(rùn);馮宏偉;秦媛媛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01D5/353
• 分類(lèi)號(hào): G01D5/353;G01H9/00;F17D5/02;G02B6/28
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明設(shè)計(jì)屬于光纖傳感和安防監(jiān)控領(lǐng)域。尤其涉及長(zhǎng)距離分布式安全監(jiān)測(cè)的工程和裝備。能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)區(qū)域的振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)和定位。

背景技術(shù)

對(duì)于居民居住小區(qū)以及具有重大價(jià)值的設(shè)施目標(biāo)，比如大壩，石油、天然氣管道，倉(cāng)庫(kù)、博物館甚至國(guó)境線(xiàn)等，對(duì)安全防護(hù)的需求越來(lái)越大。這些具有重大價(jià)值的設(shè)施和目標(biāo)，一旦被不法份子滲透破壞，將對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全乃至國(guó)家的安全造成重大的破壞，因此急需進(jìn)行有效的安全保護(hù)。

目前，對(duì)于安全監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛的是紅外對(duì)射式方案。該方案雖然簡(jiǎn)單、廉價(jià)，但是易于被入侵者發(fā)現(xiàn)，使入侵者可以比較容易的避開(kāi)監(jiān)控點(diǎn)。因此該方案很難對(duì)入侵者進(jìn)行有效的監(jiān)控。除此之外，還有基于“振動(dòng)電纜”或“泄漏電纜”的防衛(wèi)系統(tǒng)，這兩種方案雖然一定程度上可以解決紅外對(duì)射式方案的問(wèn)題，但整個(gè)系統(tǒng)成本相對(duì)較高，且電子系統(tǒng)也易受外界的干擾，造成“虛報(bào)”。

針對(duì)上述問(wèn)題，目前已提出了基于光纖的安全監(jiān)控系統(tǒng)。由普通的通信光纖作為傳感器。當(dāng)外界施加在光纖上的物理量諸如應(yīng)力等發(fā)生變化的時(shí)候，通過(guò)光纖的光的各個(gè)參量如相位、振幅、頻率等將會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。通過(guò)監(jiān)測(cè)這些變化量即可探知外界的情況。目前，基于光纖的安全監(jiān)控系統(tǒng)主要采用了基于OTDR技術(shù)和干涉技術(shù)兩種方案。目前OTDR技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的較為成熟，采用OTDR的技術(shù)方案易于實(shí)現(xiàn)，但是該方案靈敏度較低，無(wú)法檢測(cè)出微小的振動(dòng)，且隨著監(jiān)測(cè)距離的增加，其監(jiān)測(cè)和定位精度將有所降低。

針對(duì)OTDR所存在的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外的一些公司和研究機(jī)構(gòu)提出了一系列的方案。如澳大利亞的FFT(Future?Fiber?Technologies)公司提出的基于Mach-Zehnder干涉儀的光纖監(jiān)控系統(tǒng)。但是由于需要在實(shí)際施工時(shí)同時(shí)埋設(shè)三根光纖，不但增加了系統(tǒng)的成本，而且極大的提高了系統(tǒng)構(gòu)建的難度。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前安全防護(hù)系統(tǒng)所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種全光纖寬域振動(dòng)傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擾動(dòng)檢測(cè)光路裝置。該裝置具有很高的靈敏性，并能對(duì)外界振動(dòng)點(diǎn)進(jìn)行精確的定位。

技術(shù)方案：本發(fā)明的全光纖寬域振動(dòng)傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)擾動(dòng)檢測(cè)光路裝置的寬帶光源的輸出接1×2光纖耦合器的輸入端，1×2光纖耦合器、第二光電檢測(cè)電路的輸出端分別接第一2×2光纖耦合器的輸入端，第一光電檢測(cè)電路、1×2光纖耦合器的輸出端分別接第二2×2光纖耦合器的輸入端，第一2×2光纖耦合器的輸出端通過(guò)第一光纖延遲線(xiàn)接第一1×2光纖耦合器的輸入端，第二2×2光纖耦合器的輸出端通過(guò)第二光纖延遲線(xiàn)接第二1×2光纖耦合器的輸入端，第一1×2光纖耦合器、第二1×2光纖耦合器通過(guò)傳感光纖相連接。

第一光電檢測(cè)電路、第二光電檢測(cè)電路相同，分別包括第一運(yùn)算放大器、第二運(yùn)算放大器、A/D采樣模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、光電二極管；其中，光電二極管和第三電阻接第一光電檢測(cè)電路的輸入端，第一光電檢測(cè)電路的輸出端通過(guò)第二電阻接第二運(yùn)算放大器的輸入端，第二運(yùn)算放大器的輸出端接A/D采樣模塊，A/D采樣模塊的輸出端接數(shù)字信號(hào)處理模塊。

本發(fā)明的基于干涉原理的全光纖寬域擾動(dòng)檢測(cè)定位光路裝置，將寬帶光源發(fā)出的光送入干涉儀中，并通過(guò)干涉儀送入傳感光纖。該光在另一個(gè)干涉儀中形成干涉信號(hào)，并最終由相應(yīng)的光電檢測(cè)電路識(shí)別。當(dāng)外界發(fā)生擾動(dòng)的時(shí)候，諸如個(gè)人闖入、周?chē)┕ひ约白匀粸?zāi)害等，則干涉信號(hào)將發(fā)生相應(yīng)的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)重點(diǎn)設(shè)施的安全防護(hù)。

在上述的安全防護(hù)中，本方案還實(shí)現(xiàn)了對(duì)外界擾動(dòng)點(diǎn)的精確定位。往兩個(gè)干涉儀中同時(shí)送入寬帶光，兩束寬帶光在傳感光纖中相向而行，并分別通過(guò)另一個(gè)干涉儀送入兩個(gè)獨(dú)立的光電檢測(cè)電路中。如果此時(shí)在傳感光纖中的某個(gè)點(diǎn)發(fā)生擾動(dòng)或者入侵行為，則通過(guò)該點(diǎn)的光的相位將發(fā)生改變。通過(guò)計(jì)算該發(fā)生相位變化的光到達(dá)兩個(gè)干涉儀的時(shí)間差，從而間接的知道了擾動(dòng)點(diǎn)在傳感光纖中的位置。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

采用了基于干涉的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)入侵的探測(cè)，靈敏度高，當(dāng)外界入侵者接近防護(hù)光纖時(shí)，該系統(tǒng)即可準(zhǔn)確的探測(cè)出入侵的存在。

采用了雙干涉光路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)入侵的定位。

只用了一根光纖用于傳感，不但降低了系統(tǒng)的成本，而且極大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)安裝的難度。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明總體框圖。其中有：寬帶光源7，1×2光纖耦合器6，傳感光纖5，第一光電檢測(cè)電路10、第二光電檢測(cè)電路11，第一2×2光纖耦合器3、第二2×2光纖耦合器8，第一1×2光纖耦合器4、第二1×2光纖耦合器9，第一光纖延遲線(xiàn)1、第二光纖延遲線(xiàn)2。