[發(fā)明專利]基于光纖光彈效應(yīng)的大區(qū)域聲音監(jiān)聽系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010508250.8
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN101969344A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈波;趙棟;唐璜
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: H04B10/12
• 分類號: H04B10/12;H04B10/08
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于安全監(jiān)控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無源、隱蔽、反偵測、高靈敏度的大區(qū)域聲音監(jiān)聽系統(tǒng)。可應(yīng)用于軍事、公安、安防、安全生產(chǎn)、災(zāi)害防控等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

長期以來，攝像頭作為一種廣泛應(yīng)用的視頻監(jiān)測工具，在軍事、公安、安防、安全生產(chǎn)、災(zāi)害防控等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，取得了良好的效果。尤其是在最近的“天網(wǎng)”工程建設(shè)中發(fā)揮了重要作用，為城市的安全保障提供了重要手段。

但是，在以攝像頭為代表的圖像、視頻類監(jiān)測工具的應(yīng)用中，也出現(xiàn)了一些不足：背景光線的多變性和光線的可遮擋性使視頻技術(shù)受到了極大的限制，為了減少觀察盲區(qū)，不得不增加更多的攝像機(jī)；攝像頭是一種需要電源供應(yīng)能量，容易被電磁干擾的電子類器件，同時也可被電磁類反偵測工具探查到。

而與圖像、視頻能夠形成互補(bǔ)關(guān)系的是聲音信號，聲波在媒介中可以繞過障礙物而進(jìn)行大范圍的傳播。音頻和視頻，作為基本的感知手段，具有高度互補(bǔ)性，缺一不可，音頻探測技術(shù)對視頻技術(shù)有著天然的輔助作用。而利用先進(jìn)的光纖傳感技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)無源、非電磁、反偵測、反干擾的音頻監(jiān)測設(shè)備，能夠和現(xiàn)有的視頻類設(shè)備一起實(shí)現(xiàn)大范圍的安全監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容

針對攝像頭類圖像、視頻監(jiān)測方法與工具的不足，本發(fā)明的目的是提供一種與其互補(bǔ)的基于光纖光彈效應(yīng)的大區(qū)域聲音監(jiān)聽系統(tǒng)。

本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于光纖光彈效應(yīng)的大區(qū)域聲音監(jiān)聽系統(tǒng)，由解調(diào)終端、傳輸光纜和全光纖傳感終端組成；解調(diào)終端位于遠(yuǎn)離現(xiàn)場的監(jiān)控中心，全光纖傳感終端位于待測區(qū)域，傳輸光纜連接解調(diào)終端和全光纖傳感終端；所述全光纖傳感終端全部由不需要電力供應(yīng)的光纖無源器件構(gòu)成，全光纖傳感終端內(nèi)包含傳感光纖，具有接收待測區(qū)域內(nèi)聲音信號調(diào)制的作用，即利用光纖的光彈效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對周圍環(huán)境中聲音信號的采集；所述解調(diào)終端，根據(jù)全光纖傳感終端中對光信號的具體調(diào)制類型的不同，而采用不同的解調(diào)方法和結(jié)構(gòu)，通常由光源模塊、光電轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)顯示模塊、軟件模塊等組成，其中，光源模塊實(shí)現(xiàn)光信號的發(fā)射功能，光電轉(zhuǎn)換模塊實(shí)現(xiàn)光信號的接收并將其轉(zhuǎn)換為電信號的功能，數(shù)據(jù)采集模塊實(shí)現(xiàn)電信號的采集并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的功能，數(shù)據(jù)處理模塊實(shí)現(xiàn)傳感信號的解調(diào)和對數(shù)據(jù)的計算、分析、處理等功能，數(shù)據(jù)顯示模塊實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互、顯示、報警等功能，軟件模塊實(shí)現(xiàn)算法、控制程序、交互界面等功能；所述傳輸光纜，根據(jù)野外鋪設(shè)的現(xiàn)場情況，可選擇相應(yīng)的通信用光纜組成，具有連接解調(diào)終端和多個全光纖傳感終端，在兩者之間相互傳遞光信號的作用。

本發(fā)明的工作機(jī)理是：

首先由解調(diào)終端中的光源模塊發(fā)出初始光信號，經(jīng)過傳輸光纜后到達(dá)位于待測區(qū)域的全光纖傳感終端，由全光纖傳感終端內(nèi)包含的傳感光纖作為傳感聲音信號的敏感元件，利用光纖光彈效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)聲音信號對傳感光纖內(nèi)初始光信號的調(diào)制作用。被調(diào)制后的光信號再經(jīng)過傳輸光纜回傳到解調(diào)終端，根據(jù)被調(diào)制的方式進(jìn)行相應(yīng)的解調(diào)和分析處理。傳輸光纜可以延伸至數(shù)十公里，在傳輸光纜的沿線可以根據(jù)需要布設(shè)大量的全光纖傳感終端，實(shí)現(xiàn)大區(qū)域范圍內(nèi)的聲音監(jiān)聽。

光彈效應(yīng)，也稱為“彈光效應(yīng)”，是指介質(zhì)由于受到外力作用而產(chǎn)生彈性形變，從而引起幾何形狀和折射率的變化。如圖1所示，將傳感光纖置于聲波環(huán)境中，當(dāng)聲源發(fā)出的聲波在介質(zhì)中傳播時，遇到傳感光纖，引起傳感光纖微小的彈性形變，包括長度方向上的伸縮，和橫截面上的形狀變化。由于光彈效應(yīng)的影響，這一段光纖的折射率將會發(fā)生改變，導(dǎo)致光信號通過時，受到了聲波信號的調(diào)制。當(dāng)受到調(diào)制的光信號回到解調(diào)終端后，根據(jù)受到調(diào)制光信號的不同類型，解調(diào)終端采取相應(yīng)的解調(diào)措施，即可實(shí)現(xiàn)對聲波信號的還原。

本發(fā)明中，所述的傳感光纖，是為了滿足高靈敏度要求而去掉多余保護(hù)層的光纖，由纖芯、包層、涂覆層組成，亦包括在不影響其靈敏度的前提下而增加的其他保護(hù)結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明中，所述的聲音傳播介質(zhì)，包括空氣、水、墻壁等，是指根據(jù)傳感光纖的布設(shè)方式和周圍環(huán)境，通過這些傳播介質(zhì)，能夠?qū)h(huán)境中的各種聲音信息傳遞到布設(shè)在空氣中、放置于水下、或者附著在墻壁上的傳感光纖。