基于相位敏感光時(shí)域反射計(jì)的多功能光纖安防系統(tǒng)實(shí)用化技術(shù)研究.pdf

1、分布式光纖傳技術(shù)是將光纖同時(shí)作為傳輸和傳感介質(zhì)的一種傳感技術(shù)，能對(duì)待測(cè)參量進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)?；诜植际焦饫w傳感的周界安防系統(tǒng)是新一代安防系統(tǒng)，與傳統(tǒng)機(jī)電類安防系統(tǒng)相比，具有靈敏度高、體積小、重量輕、抗電磁輻射能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于多種惡劣環(huán)境。普通分布式光纖安防系統(tǒng)，例如基于 M-Z、Sagnac等干涉型光纖傳感系統(tǒng)，通常只能實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)檢測(cè)。為實(shí)現(xiàn)多入侵點(diǎn)的同時(shí)檢測(cè)和定位，本文開(kāi)展了基于相位敏感光時(shí)域反射計(jì)(Φ-OTDR)的多功能光纖安防

2、系統(tǒng)研究。作為一種新型安防檢測(cè)系統(tǒng)，其不僅具備多點(diǎn)入侵同時(shí)檢測(cè)和定位能力，而且具有隱蔽性好，定位精確，適宜長(zhǎng)距離大范圍監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在安防領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文對(duì)基于Φ-OTDR的多功能光纖安防系統(tǒng)的實(shí)用化技術(shù)進(jìn)行研究，主要工作分以下幾方面：
　　(1)分別講述了基于OTDR和基于干涉儀原理的分布式光纖傳感技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并比較了兩種傳感技術(shù)的差異；深入分析了結(jié)合OTDR和干涉原理的Φ-OTDR系統(tǒng)所具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

3、和發(fā)展前景。
　　(2)介紹了光纖中的光散射現(xiàn)象，分析了Φ-OTDR系統(tǒng)的檢測(cè)和定位原理，結(jié)合光纖后向散射離散模型和蒙特卡羅方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了理論分析和仿真模擬。
　　(3)研究了激光器線寬、累加平均次數(shù)、脈沖寬度以及入侵信號(hào)對(duì)系統(tǒng)性能的影響。首先，發(fā)現(xiàn)了噪聲隨累加平均次數(shù)增加而呈現(xiàn)出先快后慢的衰減趨勢(shì)，信噪比隨脈沖寬度的增大而先增后減的規(guī)律。然后，研究得出信噪比和定位精度隨入侵信號(hào)相位呈周期性的變化規(guī)律，以及入侵信號(hào)頻率對(duì)系

4、統(tǒng)漏報(bào)率的影響。最后，針對(duì)系統(tǒng)中存在的一些缺陷提出了初步的解決方案并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。
　　(4)搭建了一套多功能光纖安防系統(tǒng)，研究了系統(tǒng)中各器件的參數(shù)和選型要求，進(jìn)行了多點(diǎn)入侵檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中將溫度補(bǔ)償光纖光柵引入到該系統(tǒng)，并采用了多種軟件濾波技術(shù)。在15km的光纖上實(shí)現(xiàn)了4個(gè)擾動(dòng)點(diǎn)的同時(shí)檢測(cè)和定位，達(dá)到了8m的空間分辨率，15dB的信噪比和2m的定位精度，是迄今為止國(guó)際已知報(bào)道中最多的擾動(dòng)同時(shí)定位點(diǎn)數(shù)。最后提出了一種實(shí)用化多功能