[發(fā)明專利]一種新型全光纖周界安防系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110459259.9
• 申請日: 2011-12-30
• 公開（公告）號: CN103777250A
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭兆坤
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華魏光纖傳感技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01V8/10
• 分類號: G01V8/10;G01H9/00;G02B6/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型全光纖周界安防系統(tǒng)。

背景技術(shù)

全光纖周界安防系統(tǒng)是一種基于光纖干涉儀的振動測量系統(tǒng)。系統(tǒng)通常由光源模塊(白光光源)、光電接收模塊、采集處理模塊、光學模塊(包括光纖干涉儀)、傳感光纜及其他外圍器件構(gòu)成。外界入侵振動信號直接或者間接作用于傳感光纜，經(jīng)過光纜彈光效應轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘柕南辔蛔兓饫w干涉儀則將光信號的相位變化解調(diào)為光信號的光強變化，再由光電轉(zhuǎn)換接收電路轉(zhuǎn)化為電信號，最終經(jīng)采集處理模塊采集處理，輸出入侵報警信號。

目前全光纖周界安防系統(tǒng)一般采用一種稱之為白光微分干涉儀的光纖干涉技術(shù)。其傳感光路主要由白光光源(一種寬譜光源)，馬赫-澤德(Mach-Zehnder)干涉儀、延遲光纖、傳感光纜、反射模塊等組成。該系統(tǒng)通過在傳統(tǒng)馬赫-澤德(Mach-Zehnder)干涉儀的基礎(chǔ)上引入延遲光纖等光路結(jié)構(gòu)，消除了系統(tǒng)對光源的相干性要求。由于系統(tǒng)采用了譜寬較寬的白光光源，從而大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但同時，該類系統(tǒng)也具備如下不足：

1、靈敏度，尤其是低頻靈敏度不足，對現(xiàn)場傳感光纜鋪設(shè)方式及鋪設(shè)環(huán)境要求較高，容易產(chǎn)生漏報。

2、振動信號混雜，系統(tǒng)采用返回式光路結(jié)構(gòu)，干涉儀每一臂傳感光信號至少會兩次經(jīng)過外界入侵振動位置，參與干涉的光信號過多，從而使干涉儀解調(diào)的最終信號實際上是不同時刻、不同位置外界入侵振動信號的混頻、疊加的結(jié)果。

根據(jù)分析產(chǎn)生以上問題主要有如下原因：

1、系統(tǒng)采用的白光光源由于譜寬較寬，其干涉效果實際上是有其中不同波長干涉結(jié)果的疊加，從而降低了系統(tǒng)靈敏度；

2、系統(tǒng)采用一種往返式的閉環(huán)光路結(jié)構(gòu)，即在傳感光纜的末端加裝反射裝置，從而使兩路干涉光信號分別依次通過干涉儀兩臂，從而實現(xiàn)白光微分干涉儀兩路干涉光信號光程差相等的要求。正是這樣的結(jié)構(gòu)一方面由于每路干涉光信號兩次經(jīng)過傳感光纜，導致振動信號的混疊；另一方面由于干涉光信號的相位變化來源于干涉光信號到達入侵振動位置的先后時間差，而這時間差與系統(tǒng)延遲光纖的長度、傳感光纜長度及振動位置有關(guān)，而由于延遲光纖長度及傳感光纜長度相對于光速都不會太長，從而導致系統(tǒng)低頻敏感度降低，并在一定程度上與入侵振動在傳感光纜上發(fā)生的位置有關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種新型全光纖周界安防系統(tǒng)，通過引入窄帶光源及新型的光纖干涉結(jié)構(gòu)以提高系統(tǒng)靈敏度和降低探測入侵振動混雜度。

靈敏度的提高可以降低系統(tǒng)對現(xiàn)場鋪設(shè)條件的要求，混雜度的降低一方面可以使系統(tǒng)具備直接測試外界振動的能力，一方面降低系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的難度，使探測的振動信號具備了入侵事件的直接物理特征。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種新型全光纖周界安防系統(tǒng)，包括光源模塊、分光模塊、接收模塊、采集處理模塊及連接各模塊的傳輸光纜，其特征在于：還包括光纖干涉結(jié)構(gòu)；光源模塊連接分光模塊，分光模塊連接多個光纖干涉結(jié)構(gòu)，每個光纖干涉結(jié)構(gòu)均連接一個接收模塊，各接收模塊連接采集處理模塊。

所述光纖干涉結(jié)構(gòu)由兩個2×2耦合器、隔離器、傳感光纜及參考光纜組成，第一個2×2耦合器以傳感光纜連接第二個2×2耦合器，第二個2×2耦合器又以參考光纜連接第一個2×2耦合器，在參考光纜上位于兩個2×2耦合器之間設(shè)有隔離器。

作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方式，所述光纖干涉結(jié)構(gòu)由兩個2×2耦合器、發(fā)射裝置、隔離器、傳感光纜及參考光纜組成，第一個2×2耦合器以傳感光纜連接第二個2×2耦合器，第二個2×2耦合器一端連接反射裝置，另一端以參考光纜連接隔離器，隔離器連接第一個2×2耦合器。

作為本發(fā)明的再一種優(yōu)選方式，所述光纖干涉結(jié)構(gòu)由兩個2×2耦合器、傳感光纜、參考光纜及傳輸光纜組成，傳輸光纜連接第二個2×2耦合器一端，第二個2×2耦合器分別以傳感光纜和參考光纜連接第一個2×2耦合器。

本發(fā)明各部分的功能如下：

光源模塊1，為系統(tǒng)探測光源，是實現(xiàn)光干涉的先決條件，采用窄帶光源模塊。

具備線寬窄，MHz量級，大于幾十米相干長度；光譜穩(wěn)定、輸出光功率穩(wěn)定等特點。采用DFB激光器及相應的具備恒溫、恒功率控制的驅(qū)動電路作為系統(tǒng)光源模塊。

分光模塊，其作用是將探測光分成若干束獨立探測光；應用與多通道、多防區(qū)系統(tǒng)，共用一個光源模塊可以降低系統(tǒng)成本。

接收模塊3，將光纖干涉結(jié)構(gòu)解調(diào)出的外界入侵振動光信號轉(zhuǎn)化為振動電信號以進行后續(xù)處理。該模塊具備較高的信噪比和動態(tài)范圍。